Эволюция биосферы. - Лекции. Дисциплина "Концепции современного естествознания"

«Своеобразным, единственным в своем роде, отличным и неповторяемым в других небесных телах представляется нам лик Земли – ее изображение в Космосе, вырисовывающееся извне, со стороны, из дали бесконечных небесных пространств. В лике Земли выявляется поверхность нашей планеты, ее биосфера, ее наружная область, отграничивающая ее от космической среды”.

(В.И.Вернадский).

Два понятия «биосферы».

1. Понимание биосферы как совокупности живых организмов.

            Все живые существа планеты взаимодействуют с внешней средой и изменяют - такие представления возникли давно на основе наблюдений природных явлений. Французский ученый Ж.Б. Ламарк отмечал, что все живые организмы, бесконечно разнообразные и многочисленные, с непрерывно сменяющимися поколениями, в результате своей жизнедеятельности принимают активное участие в формировании поверхности Земли. Работы Ж.Б. Ламарка положили начало представлениям о существовании на нашей планете особого пространства, заселенного живыми организмами и преобразуемого ими.

Термин биосфера был предложен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Однако он не разработал представлений о биосфере и не дал введенному термину точного определения.

2. Новое понятие о биосфере как о биологической оболочке Земли.

            Творчески развил идеи своих предшественников русский геохимик В.И. Вернадский (1863 - 1945), основоположник науки биогеохимии, создатель учения о биосфере.

По В.И. Вернадскому, биосфера - оболочка Земли, состав, структура и характеристики которой обусловлены прошлой и современной деятельностью живых организмов.

По Вернадскому - Биосфера - сфера единства живого и косного (неживого) вещества («живое вещество биосферы есть совокупность живых организмов, в ней живущих» - определение Вернадского).

            (Помимо живых и косных природных тел в биосфере существуют биокосные природные тела, такие как почва, поверхностные воды и т.п.)

В настоящее время наша планета рассматривается как единая самоорганизующаяся система, состоящая из внутренних и внешних сфер:

ядро;

мантии;

земная кора;

гидросфера;

атмосфера;

биосфера.

                Биосфера имеет определенные размеры: она включает нижнюю часть атмосферы (тропосферу) высотой 10-15 км, всю водную оболочку глубиной до 11 км и верхнюю часть литосферы глубиной до 3-х км (в нефтяных месторождениях были найдены  бактерии на глубине до 3-х км).

Биомасса (сухое органическое вещество) организмов Земли.

Несмотря на то что гидросфера составляет около 71% всей поверхности планеты, основная масса живого вещества биосферы сосредоточена на континентах (свыше 99,8%); на океаносферу приходится только 0,13%.

На континентах преобладают растения (99,2%), в океанах — животные и микроорганизмы (93,7%). Живое вещество сосредоточено в основном в зеленых растениях суши, биомасса которых на четыре порядка больше, чем фотосинтезирующих организмов гидросферы. Организмы, не способные к фотосинтезу, составляют 1 %.

Количество живого вещества составляет 0,25% от веса всей биосферы.

(Детские вопросики: а почему вся атмосфера не включена в биосферу?

Входит ли вода в биосферу?)

                Вернадский отмечал, что между живым и косным веществом «есть, однако, непрерывная, непрекращающаяся связь, которая может быть выражена как непрерывный биогенный ток атомов в косное вещество биосферы, и обратно».

                В своих трудах Вернадский подчеркивал, что несмотря на то, что живого вещества в биосфере не много, но «геологически оно является самой большой силой в биосфере и определяет все идущие в ней процессы».

(Вопрос: приведите примеры того, что живое вещество кардинальным образом изменило биосферу).

            При изучении механизма эволюции биосферы, Вернадский отмечал, что живое вещество определяет все основные особенности ее эволюции. Образно живое вещество можно сравнить с тонкой пленкой на поверхности планеты, которая существует за счет энергии Солнца. Живое вещество ускоряет все планетарные процессы (каталитические реакции?). Вернадский обращает внимание на то, что жизнь на Земле геологически вечна, т. е. она появилась вместе (или практически вместе) с Землей как космическим телом, что теперь подтверждается и новейшими научными данными. Жизнь — ровесница началу геологической истории Земли.

(Взгляды В.И. Вернадского о происхождении жизни менялись на протяжении его жизни. Он писал: «...возможно допустить два противоположных представления:

1)                      жизнь на Земле появилась в пределах геологического времени,

2)                      она существовала во времена самых древних архейских пород, нам известных».

            Позже Вернадский ставил общий вопрос: присуща ли жизнь только планетам или она отражает явления космического масштаба?. И он же отвечает: «Научно отбросить даже такое допущение (о жизни в Космосе) мы не можем. Так далеки мы от научного понимания жизни... Вопрос о жизни в Космосе должен сейчас быть поставлен и в науке».)

Живое вещество непрерывно эволюционирует. И в этой эволюции четко прослеживается процесс постепенного развития и усложнения центральной нервной системы. Вернадский пишет: «Раз достигнутый в процессе эволюции уровень развития мозга не идет уже вспять, только вперед».

Приходит очередь человека. Человечество изобретает (а может, развивает?) сначала земледелие, затем скотоводство, перестраивает биоценозы и вовлекает в биогеохимические циклы запасы (остатки) былых биосфер. В книге «Живое вещество» Вернадский отмечает: «Измененная культурой земная поверхность не есть что-то чуждое Природе и в ней наносное, но есть естественное и неизбежное проявление жизни как природного явления».

                Эволюционный процесс биосферы - это объективный процесс и в нем участвует новая геологическая сила - научная мысль социального человечества.

Вернадский писал:

                «1. Ход научного творчества является той силой, которой человек меняет биосферу, в которой он живет.

2. Это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли.

3. Это изменение биосферы происходит независимо от человеческой воли, стихийно, как естественный природный процесс.

4. А так как среда жизни есть организованная оболочка планеты - биосфера, то вхождение в нее, в ходе ее геологически длительного существования, живого фактора ее изменения - научной работы человечества - есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние - в ноосферу».

                Вывод

«Под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера переходит в новое состояние - в ноосферу».

Наблюдаемая перестройка биосферы - природный геологический процесс, и человечество должно осознать это и вести себя таким образом, чтобы не противоречить идущему геологическому процессу.

            При этом «научная мысль как проявление живого вещества по существу не может быть обратимым явлением».

            Анализируя возможности все возрастающей мощи цивилизации, Вернадский приходит к выводу о том, что человечеству как части живого вещества придется взять на себя ответственность за будущее развитие биосферы и общества. Будущность человечества требует активного вмешательства Разума в судьбу всего человечества, биосфера должна будет измениться. Измениться должно будет все — и геохимические циклы биосферы, и ее способности обеспечивать потребности человечества в сочетании с изменением природы общества, а может быть, и природы самого человека. Все это должно сделаться объектом целенаправленной деятельности.