В.И. Вернадский о биосфере

вернадский биосфера геологический минералогия В 1926 году Вернадский публикует свою знаменитую монографию «Биосфера». До того времени о биосфере писалось очень мало, и то лишь в специальных изданиях. Не существовало учения о биосфере. Вернадский стал его основоположником.

Что такое биосфера? Каковы ее особенности и закономерности существования? Какое значение имеет учение о биосфере?

Существует два основных определения понятия «биосфера», одно из которых и дало начало применению данного термина. Это понимание биосферы как совокупности всех живых организмов на Земле. В. И. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, переосмыслил понятие биосферы. Он понимал биосферу как сферу единства живого и неживого. Горелов А. А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие / А. А. Горелов.- М.: Высшее образование, 2008. С. 203.

Биосфера располагается на литосфере, в гидросфере и проникает на некоторую глубину в литосферу и на некоторую высоту в атмосферу.

Атмосфера. Газовая оболочка Земли состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержатся диоксид углерода (0,03%) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде. Для биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества, диоксид углерода, участвующий в фотосинтезе, и озон, экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Гидросфера. Вода — важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) находится в морях и океанах, которые занимают около 70% поверхности Земли, и составляет 1300 млн. км³. Озера, реки, пруды включают всего 0,182 млн. км³, а общее количество воды в живых организмах составляет всего 0,001 млн. км³. Значительные запасы воды (24 млн. км³) содержатся в ледниках. Важный компонент гидросферы — газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Примечательно, что в воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере.

Литосфера. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает два основных компонента: минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества, являющиеся продуктами жизнедеятельности организмов.

В состав биосферы Вернадский включал следующие основные компоненты: 1) живое вещество — совокупность живых организмов; 2) биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (атмосферные газы, каменный уголь, нефть, известь и т. п.); 3) косное вещество, образующееся без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, например лава вулканов; вещество космического происхождения, например метеориты, космическая пыль; радиоактивные вещества); 4) биокосное вещество, представляющее собой совместный продукт, результат абиогенных процессов и жизнедеятельности организмов (почва, вода). Зимин А. И.. Концепции современного естествознания: Вопросы и ответы / А. И. Зимин.- М.: Юриспруденция, 2007. С. 237.

Биосфера определяет изменчивый и прекрасный облик Земли, соединяет в своем лоне все живое и освещается изнутри светом человеческого разума. Мы всецело принадлежим биосфере — и телом, и духовной жизнью, прошлым и будущим, став органом ее самопознания и преобразования.

Вернадский первым из ученых понял это. Правда, сам он никогда не утверждал свое первенство. Напротив, постоянно упоминал о своих предшественниках.

В монографии «Биосфера» Вернадский упомянул имя Ж. Ламарка (а также Стеффенса и др.) как одного из натуралистов-философов начала XIX века, утверждавших мысль о большой геологической значимости жизнедеятельности организмов. Двадцать лет спустя, в статье, посвященной ноосфере (1945 г.), Вернадский написал, что понятие «биосфера» (область жизни) «введено было в биологию Ламарком… а в геологию — Э. Зюссом…».

Первыми услышали начала учения о биосфере студенты Сорбонны (Франция), которым Вернадский читал лекции по геохимии в 1923—1924 годах. Эти лекции вдохновили французских ученых — Тейяра де Шардена и Ле Руа — на глубокие раздумья о сущности человечества. Выборочно восприняв мысли, высказанные Вернадским, Ле Руа вскоре издал две свои научно-философские работы. В них он писал о ноосфере (сфере разума), оставив на втором плане идеи о биосфере. Баландин Р. К. Вернадский: жизнь, мысль, бессмертие / Р. К. Баландин.- 2-е изд., доп.- М.: Знание, 1988. С. 101.

Владимир Иванович изучение биосферы называл «самым важным делом своей жизни». Он создал новую науку — биогеохимию.

В биосфере ученый особо выделил процессы и их продукты, связанные с жизнедеятельностью человека. В числе факторов, изменяющих земную кору, человек занимает особо важное место. Человек влияет на природу так, что «лик планеты — биосфера — химически резко меняется сознательно и главным образом бессознательно.

«В XX веке в результате роста культуры человека все более резко стали меняться биологически и химически моря и части океана…» — говорил Вернадский.

Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли (планеты Солнечной системы) и космоса. А живые организмы, популяции, виды и все живое вещество — это формы, уровни организации биосферы. Там же.- С. 102.

Первый вывод из учения о биосфере — принцип целостности биосферы. «Можно говорить о всей жизни, о всем живом веществе как о едином целом в механизме биосферы».

Принцип гармонии биосферы и ее организованности. В биосфере, по В. И. Вернадскому, «все учитывается и 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».

Космическая роль биосферы в трансформации энергии. В. И. Вернадский подчеркивал важное значение энергии и называл живые организмы механизмами превращения энергии. «Можно рассматривать всю эту часть живой природы как дальнейшее развитие одного и того же процесса превращения солнечной световой энергии в действенную энергию Земли» Горелов А. А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие / А. А. Горелов.- М.: Высшее образование, 2008. С. 24.

Вернадский поставил интереснейшую проблему: какова роль органического мира в жизни нашей планеты? Он выяснил огромное значение живого вещества во всех геологических процессах на поверхности планеты и в образовании атмосферы, хотя по весу оно составляет ничтожную часть планеты (около 0,1% ее веса). Он установил, что свободный кислород атмосферы — продукт жизнедеятельности растений, что энергия солнечных лучей, преобразуемая земными растениями, играет большую роль в геологических и геохимических процессах в земной коре; показал значение живых организмов в перемещении, концентрации и рассеивании химических элементов. Многие горные породы целиком созданы живыми организмами.

Развевая учение о биосфере, Вернадский пришел к следующим выводам (биогеохимическим принципам):

«Биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению». Вовлекая неорганическое вещество в «вихрь жизни», в биологический круговорот, жизнь способна со временем проникать в ранее недоступные ей области планеты и увеличивать свою геологическую активность. Действительно, палеонтологи, восстанавливая историю живых существ, приводят доказательства увеличения разнообразия видов, появления новых, более сложных форм, способствующих еще более полному освоению солнечной энергии, активизации биосферы. Баландин Р. К. Вернадский: жизнь, мысль, бессмертие / Р. К. Баландин.- 2-е изд., доп.- М.: Знание, 1988. С. 106.

Биосфера обеспечивает круговорот химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. Рассмотрим на трех примерах, как деятельность живых организмов связана с круговоротом веществ в природе.

Круговорот воды. Ежегодно растения пропускают через себя около 30 млрд. т воды (которая испаряется с их поверхности), что составляет половину всей воды, испаряющейся с поверхности суши. Вода испаряется и воздушными течениями переносится на значительные расстояния. Выпадая на поверхности суши в виде осадков, вода способствует разрушению горных пород, делает их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и течет вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими частицами в моря и океаны.

Круговорот углерода. Углерод входит в состав органических веществ, из которых состоят живые организмы. В процессе фотосинтеза зеленые растения используют углерод диоксида углерода и водород воды для синтеза органических соединений, а освободившийся кислород поступает в атмосферу. Им дышат животные и растения, а конечный продукт дыхания — углекислый газ — выделяется в атмосферу. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой — сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача — конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский. Зимин А. И.. Концепции современного естествознания: Вопросы и ответы / А. И. Зимин.- М.: Юриспруденция, 2007. С. 239.