Краткая история формирования знаний о биосфере

Биосфера — населенная жизнью оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.

История развития представлений о биосфере отражает изменение взглядов на природу Земли, непосредственно окружающую человека. Остановимся на ее некоторых ключевых моментах.

Истоки учения о биосфере, по всей видимости, следует искать в первых религиозно-философских воззрениях на природу и место человека в ней. Природа бытия, которая мыслилась в качестве единой духовной сущности, пронизывающей Вселенную, как философская проблема определилась еще в начале первого тысячелетия до нашей эры в среде индийских жрецов — брахманов. В основе брахманизма лежат представления о творце Вселенной, об одушевленности природы и воплощении всех живых существ.

Гармонию человека и Космоса проповедовало этико-политическое учение конфуцианство, возникшее в Древнем Китае в VI в. до н. э. Буддизм, сложившийся тогда в Древней Индии, связывая жизнедеятельность личности с внешним миром, считал бытие вечным страданием, а страдание — космической реальностью.

Большое внимание происхождению Вселенной и природе вещей уделила древнегреческая философия. Мир земной и Космос были объединены существованием человека, хотя и противопоставлены христианством, которое утверждает бренность земной жизни и бессмертие души с загробным воздаянием в раю.

Первый философ нового времени Н. Кузанекий (1401-1464), церковно-политический деятель и ученый средневековья, стремился охватить все вещи и события в единстве и цельности — в бесконечном «максимуме», который, представляя собой живую иерархию Космоса, не сводится ни к чему конкретному. Развивая его идеи, итальянский философ и поэт Дж. Бруно (1548—1600) отверг средневековые представления о противоположности между Землей и Небом, высказал идею о бесконечности природы и бесконечном множестве миров во Вселенной. Признавая единое начало и мировую душу движущейся силой Вселенной, он пришел к гилозоизму — философскому учению о всеобщей одушевленности материи.

Решающий шаг к признанию объективного существования мира вне и независимо от человеческого сознания сделал итальянский поэт, философ и астроном, один из основателей естествознания Г. Галилей (1564—1642). В соответствии с его воззрением мир бесконечен: во всех процессах, происходящих в природе, ничто не уничтожается и не порождается. Однако, Галилей не был последователен и допускал божественный первотолчок.

Как развивающиеся во времени, а не однажды созданные предстали Земля и вся Солнечная система у немецкого философа И. Канта (1724—1804) и французского астронома П. Лапласа (1749—1827). Идеи вечного движения и развития утвердились в теории диалектики немецкого философа Г. Гегеля (1770—1831).

В середине XVII в. нидерландский географ Б. Варениус (1622—1650), выделив «небесный и земные круги», провозгласил, что «земля», включающая наряду с грунтом и минералами растения и животных, вода и атмосфера находятся в состоянии взаимопроникновениям Спустя столетие французский анатом Ф. Вик д'Азир (1748-1794) высказал мысль о жизни, охватывающей внешние оболочки Земли, и о связи живого со всей окружающей средой. В биогеографических и экологических работах XIX в. уже четко просматривается идея не только взаимопроникновения, но и взаимодействия природных явлений, включая осознанную и неосознанную деятельность человека.

В конечном итоге философская мысль и естествознание привели к необходимости выделения оболочки Земли, в которой сосредоточена жизнь, и исследованию взаимодействий этой жизни со средой обитания. Сферу обитания живых организмов биосферой назвал в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс (1831 — 1914). Однако учение о биосфере как научное направление сформировалось в первой четверти XX в. в России. Дело в том, что с XVIII в., с эпохи Петра I, наука в России ощутила на себе благотворное влияние Запада. Обмен идеями, работа русских ученых за рубежом, а иностранных в России способствовали развитию естественных наук. Огромную роль в становлении учения о биосфере сыграла также великая нравственная русская философия конца XIX — начала XX в., питавшая через литературу Л. Н. Толстого и Ф. М. Достоевского мировосприятие выдающихся ученых К. Э. Циолковского, А. Л. Чижевского, В. И. Вернадского, Д. И. Менделеева и др. В этой философии зародились идеи русского космизма, основные черты которого следующие: человек — составная часть природы; человека и природу следует не противопоставлять друг другу, а рассматривать в единстве; человек и все, что его окружает,— это частицы Вселенной.

Идеи русского космизма были воплощены в учении о биосфере. Замечательный биофизик, много лет посвятивший изучению солнечно-земных связей, А. Л. Чижевский (1897—1964) подчеркивал еще в 1915 г., что космический мир и мир земной биосферы связаны воедино. «...Живая клетка представляет собой результат космического, солярного и теллурического воздействий и является тем объектом, который был создан напряжением творческих способностей всей Вселенной. И кто знает, быть может, мы, «дети Солнца», представляем собой лишь слабый отзвук тех вибраций стихийных сил космоса, которые, проходя окрест Земли, слегка коснулись ее, настроив в унисон дотоле дремавшие в ней возможности... Жизнь... в значительно большей степени есть явление космическое, чем земное. Она создана воздействием творческой динамики космоса на инертный материал Земли. Она живет динамикой этих сил, и каждое биение органического пульса согласовано с биением космического сердца — этой грандиозной совокупности туманностей, звезд, Солнца и планет»

Таким образом, представление о биосфере, выросшее из понимания огромного значения живых организмов на Земле, вырабатывалось трудами многих поколений естествоиспытателей, в нем отражено философское осмысление бытия человека. С течением времени становилось все более ясно, что природные явления, наблюдающиеся у поверхности Земли, в непосредственном окружении человека, имеют качественное своеобразие и их взаимодействие обусловливает образование единого планетарного целого — оболочки, в которой только и возможны жизнь, существование живого вещества.

В 1902 г. географ Д. Н. Анучин высказал мысль о том, что атмо-, гидро-, лито- и педиосфера (почвенная сфера), а также био- и антропосфера есть результат деятельности различных космических и теллурических (земных) сил. В свою очередь, как писал П. И. Броунов в «Курсе физической географии» (1917), результат взаимодействия четырех сфер (атмо-, гидро-, лито- и биосферы) — самостоятельная оболочка на планете. Выяснилось также, что в этой оболочке существуют сложные образования или тела, которые не могут быть отнесены ни к одной из сфер Земли, ни к совокупности живых организмов, а представляют собой совершенно отличные от них явления и выступают как следствие их совместного влияния (например, почва у В. В. Докучаева, эпигенема у Р. И. Аболина).

Возникла необходимость уточнить содержание понятия «биосфера», определить ее строение и исследовать взаимодействие биосферы с окружающей планетнокосмической средой. В первой половине XX в. В. И. Вернадский в своих трудах («История минералов земной коры», «Биосфера», «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения») разрешил эти проблемы, разработав учение о биосфере.

Следует отметить важнейшие научные положения учения В. И. Вернадского.

Живое вещество есть прежде всего планетное явление и не может быть оторвано от биосферы, геологической функцией которого является. В пределах биосферы везде встречаются либо живое вещество, либо следы его биохимической деятельности. Горные осадочные породы (известняки, глины, торф и др.) и их метаморфические производные (мрамор, сланцы, угли и др.), природные воды и газы атмосферы (кислород, азот, углекислый газ) в своей основе созданы живым веществом планеты. Слои земной коры, лишенные в настоящее время живого вещества, но переработанные им в геологическом прошлом, В. И. Вернадский относил к «былым биосферам».

Космические излучения, идущие от всех небесных тел, охватывают биосферу, проникают всю ее и все в ней, и биосфера должна рассматриваться как область превращения космической энергии.

Биосфера есть планетное явление космического характера.

Выход человека в космос, за пределы земной биосферы стимулирует разработку новых сторон учения о биосфере.

К настоящему времени первичная биосфера значительно изменена деятельностью человека. Качественно новый этап ее развития — биотехносфера. Состояние же биосферы, при котором преобразующая человеческая деятельность начинает играть в ней определяющую роль, В. И. Вернадский назвал ноосферой или сферой разума.

На основе наблюдений природных явлений представление о том, что живые существа взаимодействуют с внешней средой и влияет на ее изменение, возникло давно. В начале 17 века зачатки представлений о биосфере встречаются трудах голландских ученых Б.Варениуса (1629-1695) и Х.Гюйгенса, а также у знаменитого французского журналиста Ж.Бюффона (1707-1788). Спустя время французский журналист Ж.Кювье (1769-1832) заметил, что живые организмы могут существовать только путем обмена веществ с внешней средой. Другие исследователи - французские химики Ж.Б.Дюма (1800-1884), Ж.Бусенго (1802-1887), немецкий химик Ю.Либих (1803-1873) выяснили значение зеленых растений в газовом обмене земного шара и роль почвенных растворов в питании растений. Многие ученые изучили взаимоотношение организмов со средой их обитания и гибели, что непосредственно предшествовало современному пониманию биосферы. Ж.Б. Ламарк в своей книге "Гидрогеология" посвятил целую главу влиянию живых организмов на земную поверхность. Он писал: "... в природе существует особая сила, могущественная и непрерывно действующая, которая обладает способностью образовывать сочетания, умножать их, разнообразить их... влияние живых организмов на вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его внешнюю кору, весьма значительно, потому что эти существа, бесконечно разнообразные и многочисленные, с непрерывно меняющимися поколениями, покрывают своими постепенно накапливающимися и все время отлагающимися остатками все участки поверхности земного шара". Из этих высказываний следует правильная оценка огромной геологической роли организмов и продуктов их разложения. Выдающийся натуралист и географ А.Гамбольд (1769- 1858) в своем сочинении "Космос" дал синтез знаний того времени о Земле и Космосе и на основании этого развил идею о взаимосвязи всех природных процессов и явлений. Существование биосферы Земли как определенной природной системы выражается в первую очередь в круговороте энергии и вещества при участии всех живых организмов. Идея этого круговорота была изложена в книге немецкого натуралиста Я. Молешотта. А предложенное в 80-ых годах XIX века, подразделение организмов по способам питания на три группы: автотрофные, гетеротрофные и миксотрофные, немецким физиологом В.Пфеффером (1845- 1920), было крупным научным обобщением, способствующим пониманию основных процессов обмена веществ в биосфере.

Начало учения о биосфере обычно связывают с именем знаменитого французского натуралиста Ж.Б.Ламарка (1744- 1829), который предложил термин "биология". Определение же "биосфера" впервые было введено австрийским геологом Э.Зюссом в 1875 году, в его работе по геологии Альп. Однако подробного освещения роли биосферы у Зюсса нет. Значительно более широкое представление о биосфере, этапах ее эволюции исследовано В.И.Вернадского (1863- 1945). В.И. Вернадский - один из величайших ученых, основатель геохимии, биохимиии, радиогеологии и создатель целой научной школы. В.И.Вернадский был тонким ценителем факторов, ученым, крайне требовательным к тому, чтобы естественнонаучные гипотезы отражали объективную реальность материального мира, закономерности, связанные с физико-химическими, геологическими, биохимическими и иными материальными процессами. Его концепции всегда были отточены громадным опытом естественнонаучной, профессиональной работы. Факты о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием приемущественно биологических наук: ботаники, географии, почвоведения. В дальнейшем углубленное представление о закономерных связях животными, растениями и минералами было развито В.В.Докучаевым. В 1899 году он писал: "Изучались главным образом отдельные тела, минералы, горные породы, растения и животные, и явления, отдельные стихии - огонь (вулканизм), вода, земля, воздух, в чем, повторяем, наука и достигла удивительных результатов, но не их соотношения ... А между тем именно эти соотношения, эти закономерные воздействия и составляют сущность познания естества, лучшую и высшую прелесть естествознания".

Основная литература: 2[32- 37], 3[12-19, 24-30], 6§2,3,4[151-175], 6[210-215], 7[89-91],

Дополнительная литература: 4 [82-130].