Концепция биосферы

Биосфера (греч. вios – жизнь, sphaira – шар, термин введен австрийским геологом и палеонтологом Э. Зюссом (1831 - 1914) в 1872 г.) – область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Глубокая фундаментальная взаимосвязь компонентов биосферы делает ее похожей на единый живой организм, который родившись по мнению В. И. Вернадского, практически одновременно с Землей, непрерывно эволюционирует. Русский мыслитель и естествоиспытатель В. И. Вернадский внес основополагающий вклад в разработку концепции биосферы. Главным отличием биосферы от других земных оболочек Вернадский считал ее организованность.

По современным представлениям эволюция биосферы предстает как процесс самоорганизации в открытой неравновесной системе планетарного масштаба, а источником упорядоченности (организованности) в биосфере Земли служит отрицательный энтропийный баланс при непрерывном обмене веществом и энергией с окружением.

Вернадский выделил семь компонентов вещества биосферы:

1. Живое вещество – совокупность всех живых организмов;

2. Косное вещество –совокупность всех неживых тел, образующихся в процессах без участия живого;

3. Биогенное вещество – совокупность неживых тел, образованных в результате жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, известняки, углеводороды, углеводы и т.п.);

4. Биокосное вещество – совокупность биокосных тел, представляющих собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (вода, почва, нефть);

5. Радиоактивное вещество – атомы радиоактивных элементов (радиоактивные изотоны);

6. Рассеянные атомы – атомы, относящиеся к диффузной материи (создаются из земных веществ под действием космических излучений);

7. Вещество космического происхождения – (метеориты, космическая пыль);

Классификация вещества биосферы, предложенная Вернадским, с логической точки зрения не является безупречной, так как выделенные категории вещества частично перекрывают друг друга, а «биокосное вещество» – это фактически динамическая система, состоящая из двух веществ – живого и косного, что подчеркивал и сам Вернадский.

Существуют в связи с этим видоизмененные классификации веществ биосферы. Так, например, А. В. Лано в 1979 г. ввёл всего два типа веществ: живое и неживое, внутри данных типов веществ выделил две градации по исходному материалу: биогенное и абиогенное.

Живое вещество обеспечивает биогеохимический круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. Выделяют следующие основные геохимические функции живого вещества:

1. Энергетическая (биохимическая) – связывание и запасание солнечной энергии в органическом веществе и последующее рассеяние энергии при потреблении и минерализации органического вещества;

2. Газовая – способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом;

3. Концентрационная – “захват” из окружающей среды живыми организмами и накопление в них атомов биогенных химических элементов;

4. Окислительно – восстановительная - окисление и восстановление различных веществ с помощью живых организмов;

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности, в том числе и после их смерти, как остатков органического вещества, так и косных веществ;

6. Транспортная – перенос веществ и энергии в результате активной формы движения организмов;

7. Средообразующая − преобразование физико-химических параметров среды;

8. Рассеивающая – функция рассеивания веществ в окружающей среде. Она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов;

9. Информационная – накопление живыми организмами определенной информации, закрепление ее в наследственных структурах и передача последующим поколениям;

10. Биогеохимическая деятельность человека – превращение и перемещение веществ биосферы в результате человеческой деятельности для хозяйственных и бытовых нужд человека. Например, использование концентраторов углерода – нефти, угля, газа и др.

Живое вещество биосферы насчитывает около миллиона видов животных (75 % из них - членистоногие и лишь около 4 % - позвоночные) и около 400 тыс. видов растений. Животные и растения заселяют в основном сушу и составляют около 2 10¹² тонн.

В. И. Вернадский сформулировал основные законы организации биосферы:

1. Закон биогенной миграции атомов – миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется ими при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция ) или же она протекает в среде, химические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течении всей геологической истории;

2. Закон физико-химического единства живого вещества – все живое вещество Земли физико-химически едино, что не исключает биогеохимических различий;

3. Закон максимума биогенной энергии (энтропии) – любая биологическая или биокосная система, находясь в состоянии динамического подвижного равновесия с окружающей средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду, если этому не препятствуют внешние факторы;

4. Закон константности количества живого вещества биосферы – количество (биомасса) живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Согласно этому закону любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемо влечет за собой такую же по размеру его перемену в каком-либо регионе, но с обратным знаком.

Закон константности количества живого вещества биосферы зачастую оспаривается на основе исторической динамики экосистем и биологических ритмов. Однако он играет важную прогностическую роль в понимании специфики и мощи биосферы. История эволюции биосферы насчитывает около 4,1 млрд. лет. Роду человеческому нет и 3 млн. лет. Человек же разумный (homo sapiens) отмечен пределом не выше 40 тыс. лет. Следовательно, инерционность биосферы выше человеческой как минимум в 100 тысяч раз. Отсюда можно сделать вывод о том, что все прогнозы о якобы существующей возможности вырождения жизни на планете «с помощью» бесхозяйственной деятельности человека или применения им средств массового поражения – несостоятельных. Человек может уничтожить сам себя, но уничтожить жизнь в биосфере – это ему не по силам.