Биосфера и человек

Концентрируя солнечную космическую энергию и трансформируя ее в активную (свободную) энергию земных процессов, живые организмы стремятся к максимальному проявлению этой действенной энергии в процессах обмена, в круговоротах и биогеохимических циклах. Прямые и обратные связи такой цикличности и составляют механизм функционирования биосферы, сущность ее организованности, основу ее развития. "

;Всюдность", "растекание", "давление жизни" — строго научные, но вместе с тем, и яркие художественные образы, введенные В. И. Вернадским для обозначения важнейшего эмпирического обобщения (закона биосферы) о биогеохимическом принципе максимального проявления жизни в биосфере. Живое вещество с мгновенной скоростью захватывает все "незанятые", "оголенные", временно вышедшие из-под "давления жизни" участки биосферы.

Вернемся, однако, к круговоротам вещества. Казалось бы, ничтожно мала доля углерода, главнейшего химического элемента жизни, выходящего из современного, длительностью 3000—5000 лет цикла биосферы — всего около стомиллионной доли процента (100—150 тонн) от общего количества находящегося в обращении углерода. Но за всю геологическую историю биосферы таких циклов "выхода" углерода за пределы биосферы, по нашим оценкам, произошло около ста тысяч, и это привело к накоплению в геологическом прошлом триллионов тонн ископаемого органического вещества, аккумулированного в углях, нефти, органогенных известняках, битумах, каустобиолитах и других хорошо известных месторождениях полезных ископаемых. То же самое можно сказать о кремнеземе (диатомиты, трепелы, опоки), железе и марганце (железисто-марганцевые руды), азоте, калии, сере, фосфоре и многих других химических элементах, захватываемых живыми организмами биосферы и после их отмирания образующих месторождения ценного минерального и органического сырья. Изучение фундаментальных проблем организованности биосферы и процессов биогеохимической цикличности тем самым переходит в ранг важнейших научно-прикладных проблем. Их успешное решение имеет большое практическое значение для развития народного хозяйства. " Нет ничего практичнее хорошей теории",— в этих крылатых словах физика Людвига Больцмана содержится глубокий смысл.

Вопрос о пределах биосферы В.И. Вернадским связывается с сохранением пределов жизни. Представления о них претерпевают коренные изменения буквально с каждым новым днем развития науки. Еще вчера мы были убеждены, что температура кипения в 100°С невозможна для жизни какого-либо живого существа. Сегодня же нас впечатляют все новые открытия мира термофильных организмов, обнаруженных в вулканических жерлах, гейзерах и подводных излияниях; для некоторых из них стоградусная температура "холодновата" для нормального деления клеток (размножения), они живут и при + 200°С и даже до +250°С. Есть сведения о возможности перенесения бактериями температуры абсолютного нуля (—273°С). В работе на ледниках Кавказа в 1960—1964 годах мы наблюдали кроваво-красные и багряно-фиолетовые снежники, в которых происходила в то время бурная вегетация мельчайших микроводорослей, окрашивающих снег в столь необычные для "белого безмолвия" краски.

Велика пластичность жизни, но все же пределы ее объективно существуют, и они определяют пределы развития биосферы, ее структуру и функции. Верхняя граница биосферы охватывает всю тропосферу и ограничивается озоновым слоем (23 — 25 км), который своеобразным экраном защищает все живое от губительного воздействия ультрафиолетовой радиации. Нижняя граница очень изрезана; биосфера включает всю гидросферу суши и Мировой океан, на материках проникает в среднем в земную кору до глубин 16 километров. Здесь она сопрягается с областью "былых биосфер",— так В. И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосферы прошлых геологических периодов. Это накопление известняков, углей, горючих сланцев, осадочных горных пород с включениями рассеянного органического вещества.

Былые биосферы — документированное доказательство геологически вечного развития биосферы. В большом геологическом цикле движения вещества ископаемые остатки биосфер прошлого выходят на дневную поверхность, разрушаются, захватываются живыми организмами в новые биогенные циклы круговорота, затем снова выходят из него и опускаются в глубокие горизонты земной коры, где подвергаются метаморфизации, переплавке, и где отдают запасенную в них солнечную энергию. Так длится миллиарды лет, сколько существует биосфера.

А сколько существует? Где ее временные пределы?

Мы этого еще не знаем. Последние добытые наукой факты говорят о том, что в древнейших горных породах возрастом около 4 миллиардов лет, то есть почти одновозрастных с самой планетой Земля, встречаются уже сообщества микроорганизмов различных видов и форм м. Они и представляли древнюю биосферу Земли. Следовательно, возраст биосферы приближается к геологическому возрасту Земли как планеты Солнечной системы.

Биогенная миграция

Сущность своего учения о биосфере и живом веществе Вернадский представил в предельно ясной и краткой форме.

Можно без преувеличения утверждать, - говорил он, - что химическое состояние наружной коры нашей планеты, биосферы, всецело находится под влиянием жизни, определяется живыми организмами.

Несомненно, что энергия, придающая биосфере ее обычный облик, имеет космическое происхождение. Она исходит из Солнца в форме лучистой энергии.

Но именно живые организмы, совокупность жизни, превращают эту лучистую космическую энергию в земную, химическую и создают бесконечное разнообразие нашего мира.

Это живые организмы, которые своим дыханием, своим питанием, своею смертью и своим разложением, постоянным использованием своего вещества, а главное длящейся сотни миллионов лет непрерывной сменой поколений, своим рождением и размножением порождают одно из грандиознейших планетных явлении, не существующих нигде, кроме биосферы. Этот великий планетный процесс есть миграция химических элементов в биосфере, движение земных атомов, непрерывно длящееся больше двух миллиардов лет согласно определенным законам.

В докладе Вернадского для нас интересен один момент: появление нового биогеохимического термина миграция элементов взамен употреблявшихся ранее описательных выражений.

Значит, в это время Вернадский был вполне близок к самому важному и самому сказочному своему обобщению.

Выступая перед Ленинградским обществом естествоиспытателей в феврале 1928 года с докладом "Эволюция видов и живое вещество", Вернадский миграцией химических элементов называет всякое перемещение химических элементов, чем бы оно ни было вызвано. Миграцию в биосфере производят химические процессы, например вулканические извержения, движение жидких, твердых, газообразных масс при испарении осадков, движение рек, морских течений, ветров и т. п.

Биогенная миграция производится силами жизни и, взятая в целом, является одним из самых грандиозных и самых характерных процессов биосферы, основной чертой ее организованности. Огромные количества атомов, исчисляемых не квинтильонами, а еще большими числами, находятся в непрерывной биогенной миграции.

 Скачать реферат