Учение В.И. Вернадского о ноосфере

Основоположником современного учения о биосфере является В.И. Вернадский (1868-1945). В 20-х годах прошлого века он разработал представление о биосфере как глобальной единой системе Земли. В работах В.И. Вернадского рассматриваются компоненты биосферы, ее границы, функции живого вещества, эволюция биосферы. Ученый впервые показал, что живая и неживая природа Земли тесно взаимодействуют и составляют единую систему. Весь основной ход геохимических и энергетических превращений на нашей планете определен жизнью.

Свое учение о биосфере В.И. Вернадский системно изложил в книге «Биосфера», состоящей из двух частей: «Биосфера и космос» и «Область жизни», опубликованной в 1926 году. Продолжение учение получило в книге «Химическое строение биосферы Земли», изданное через 20 лет после смерти ученого.

Идеи Вернадского намного опередили состояние современной ему науки и были оценены лишь во второй половине века. Согласно его представлениям с момента возникновения жизни на нашей планете

(3,5-4 млрд лет назад) происходил процесс длительного формирования определенного единства живой и косной материи, т.е. биосферы. Биосферой Вернадский назвал ту область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов. Участие каждого отдельного организма в геологической истории Земли ничтожно мало. Однако живых существ на Земле бесконечно много, они обладают высоким потенциалом размножения, активно взаимодействуют со средой обитания, и в конечном счете представляют в своей совокупности глобальный фактор, преобразующий оболочки Земли. В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: живое вещество, косное (неживое) вещество, неживое биогенное вещество, биокосное вещество.

Живым веществом В.И. Вернадский назвал совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Во все геологические эпохи живое вещество, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры, было мощной геохимической силой, формирующей лик Земли. Количество живого вещества в биосфере (биомасса) – величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические эпохи на Земле количество живого вещества было практически одинаковым. Ученый подчеркивал, что современное живое вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических эпох.

Под косным веществом В.И. Вернадский понимал такие вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами.

Кроме живого и косного веществ, в состав биосферы входят: неживое биогенное вещество, которое образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил - сапропель, осадочные породы, например, известняки); биокосное вещество, которое создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (например, почва, вода обитаемых водоемов, глинистые минералы).

Одна из основных заслуг В.И. Вернадского состоит в том, что он впервые обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора, на то, что живое вещество выполняет в биосфере различные биогеохимические функции. Благодаря этому обеспечиваются круговорот веществ и превращение энергии и, в итоге, целостность, постоянство биосферы, ее устойчивое существование. Важнейшими функциями являются энергетическая, газовая, окислительно-восстановительная, концентрационная.

Энергетическая функция заключается в накоплении и преобразовании растениями энергии Солнца (бактерии-хемоавтотрофы преобразуют энергию химических связей) и передаче ее по пищевым цепям: от продуцентов – к консументам и, далее, – к редуцентам. При этом энергия постепенно рассеивается, но часть ее вместе с остатками организмов переходит в ископаемое состояние, "консервируется" в земной коре, образуя запасы нефти, угля и др.

В осуществлении газовой функции ведущая роль принадлежит зеленым растениям, которые в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород. В то же время, большинство живых организмов (и растения в том числе) в процессе дыхания используют кислород, выделяя в атмосферу углекислый газ. Таким образом, участвуя в обменных процессах, живое вещество поддерживает на определенном уровне газовый состав атмосферы.

Окислительно-восстановительнаяфункция тесно связана с энергетической. Существуют микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности окисляют или восстанавливают различные соединения, получая при этом энергию для жизненных процессов. Велико их значение для образования многих полезных ископаемых. Например, деятельность железобактерий по окислению железа привела к образованию таких осадочных пород как железные руды; серобактерии, восстанавливая сульфаты, образовали месторождения серы.

Концентрационнаяфункция заключается в способности живых организмов накапливать различные химические элементы. Например, осоки и хвощи содержат много кремния, морская капуста и щавель – йод и кальций. В скелетах позвоночных животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния. Осуществление данной функции способствовало образованию залежей известняка, мела, торфа, угля, нефти.

В.И. Вернадский в своих работах подчеркивал, что история возникновения и эволюция биосферы – это история возникновения жизни на Земле. Развитие биосферы идет вместе с эволюцией органического мира – изменяется состав ее компонентов, расширяются границы и т.д.

Согласно В.И. Вернадскому, жизнь подчиняет себе другие планетарные процессы, определяет химическое состояние наружной коры нашей планеты. Живые организмы, существующие, стареющие и умирающие в течение сотен миллионов лет, порождают всеобщий планетарный процесс – миграцию химических элементов, движение земных атомов. Живое вещество рассматривается В.И. Вернадским в качестве носителя свободной энергии в биосфере. Биосфера, таким образом, это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. В биосферу постоянно поступает солнечная радиация, представляющая единый источник энергии.

Значение организмов обусловлено их большим разнообразием, повсеместным распространением, длительным существованием в истории Земли, избирательным характером их биохимической деятельности и высокой химической активностью по сравнению с другими компонентами природы.

Особое внимание в своих трудах ученый уделял возрастающему влиянию человека на ход эволюции биосферы. Вернадский подчеркивал, что человек разумный - невиданная по своим масштабам геохимическая сила, которая увеличивает свое влияние по мере развития научной мысли. Еще в 20-х годах прошлого века ученый сумел предугадать многие тенденции воздействия человека на природу. Его теоретические положения о биосфере и месте в ней человека – блестящий пример научного обобщения.

Понятие «ноосфера» было предложено миру французским математиком Леруа. Свое авторство он делил с геологом и философом Шарденом (1881-1955). Под ноосферой они подразумевали особую оболочку Земли, включающую общество с индустрией, языком, хозяйственной деятельностью, религией и всеми иными атрибутами. Ноосфера рассматривалась в качестве некоего “мыслящего пласта”, разворачивающегося над биосферой вне ее.

В настоящее время под ноосферой понимается сфера взаимодействия человека и природы, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития. В структуре ноосферы можно выделить в качестве составляющих человечество, общественные системы, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой. Гармоничная взаимосвязь всех составляющих структуры есть основа устойчивого существования и развития ноосферы.

Разрабатывая свое учение, В.И. Вернадский понятия “биосфера” и “ноосфера” расположил в иерархическом и историческом порядке. Развитие жизни, благодаря центральной роли в ней человека, согласно теории В.И. Вернадского, обязательно приведет к стадии ноосферы. Для наступления этого этапа в эволюции биосферы существовали все необходимые предпосылки.

В трудах В.И. Вернадского указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия, разбросанные по страницам книги "Научная мысль как планетное явление" и отчасти в других публикациях В.И.Вернадского.

1. Заселение человеком всей планеты.

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли.

4. Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере.

5. Расширение границ биосферы и выход в космос.

6. Открытие новых источников энергии.

7. Равенство людей всех рас и религий.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.

9. Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли.

10. Продуманная система народного образования и подъём благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни.

11. Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать её способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения.

12. Исключение войн из жизни общества.

В.И. Вернадский считал, что разумная деятельность человека должна вести к развитию. Он говорил, что ноосфера – это новая стадия эволюции биосферы.

Во времена создания своей теории ноосферы, достижения человечества в ядерной сфере были на начальном этапе. В.И. Вернадский уделял большое внимание этому направлению развития науки. Его слова о том, что разум и воля человека являются огромной силой, оказывающей глубокое воздействие на природу и до сих пор еще не получившей надлежащей оценки, нашли свое подтверждение. Уровень и степень воздействия человека на природу трудно преувеличить. Но мыслить и действовать человек, как и все живое, может только в области распространения жизни, т.е. в биосфере, с которой он неразрывно связан и из которой не может уйти. В.И. Вернадский впервые глубоко обосновал единство человека и биосферы.

Современные философские концепции сводятся к тому, что процесс взаимодействия общества и биосферы должен быть управляем в их взаимных интересах, с тем, чтобы неизбежный научно-технический прогресс не привел к деградации биосферы как среды обитания общества. В отличие от биогенеза, данный этап эволюции биосферы рассматривают в качестве этапа разумного развития, т.е. ноогенеза (ноос по-гречески означает разум). Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу.

С позиций В.И. Вернадского на данном этапе эволюции жизни развитие пойдет по пути ноогенеза, являющегося этапом разумного регулирования взаимоотношений человека и природы. На этом этапе предстоит не только исправить уже имеющиеся нарушения в природе, отклонения от разумных и целесообразных отношений между обществом и природой, но и предотвращать подобные нарушения и отклонения в будущем. В его учении о биосфере живое вещество преобразует верхнюю оболочку Земли. Постепенно вмешательство человека все увеличивается, человечество становится основной планетарной геологообразующей силой. Понимание человечеством данного тезиса необходимо и для его собственного выживания. Стихийность же развития сделает биосферу непригодной для обитания людей. В связи с этим человеку следует соизмерять свои потребности с возможностями биосферы. Воздействие на нее должно быть дозировано разумом в ходе эволюции биосферы и общества.

Таким образом, закон ноосферы В.И. Вернадского имеет следующую формулировку:

Биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. в сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек – природа.

Некоторые современные ученые рассматривают закон ноосферы как социальную утопию. Но совершенно очевидно, что если человечество не начнет регулировать свою численность, управлять собственным воздействием на природу, опираясь на ее законы, то оно обречено на гибель. Поэтому смысл закона ноосферы видится в том, что люди будут управлять не природой, а прежде всего собой.

Рождающаяся ноосфера характеризуется следующими признаками:

1. Возрастающее количество механически извлекаемого материала литосферы (разработка полезных ископаемых, использование подземных вод и пр.);

2. Массовое потребление продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, преимущественно в энергетических целях (добыча и использование угля, нефти, природного газа). Это приводит к увеличению содержания углекислого газа в биосфере и уменьшению в ней кислорода;

3. Процессы, идущие в ноосфере, ведут к рассеиванию энергии Земли, а не к ее накоплению, что было характерно для биосферы до человека;

4. Создание в массовом количестве веществ, ранее в биосфере отсутствовавших (например, чистых металлов, искусственных полимеров);

5. Синтез новых трансурановых химических элементов. Человечество овладевает ядерной энергией;

6. Ноосфера выходит за пределы биосферы (космонавтика);

7. Переход нашей планеты в новое качественное состояние. Ноосфера становится сферой Солнечной системы.

В настоящее время вопросы природопользования ставятся на повестку дня самой жизнью и становятся уделом ученых и инженеров разных специальностей. О ноосфере правильнее говорить, как о том идеале, к которому следует стремиться человеку.

Рассмотрим подробнее некоторые примеры значительного воздействия человека на биосферу нашей планеты.

Ряд процессов, вызванных технической деятельностью человека, направлены противоположно естественному ходу их в биосфере, что приводит к нарушению процессов в литосфере и атмосфере. Это рассеивание металлов руд, углерода и других биогенных элементов; освобождение законсервированного углерода и его окисление и т.д.

Нарушение процессов в атмосфере влияет на климат. На климате сказывается также вырубка лесов, орошение засушливых земель, создание искусственных каналов, плотин и пр. В.И. Вернадский считал возможным говорить даже об автотрофной роли человечества, понимая под этим возрастающие масштабы искусственного синтеза органических материалов и других материалов, не имеющих аналогов в природе.

Ресурсы пресных вод Земли формируются в процессе глобального круговорота воды, который является опреснителем вод, и способствует их непрерывному возобновлению. Общее потребление пресной воды в мире возрастает. В некоторых районах земного шара наблюдается водный голод. На изменение естественного режима водоемов суши и водного баланса планеты влияют распашка целинных земель и их сельскохозяйственное освоение, агротехнические и лесомелиоративные мероприятия, использование вод для орошения, создание водохранилищ, загрязнение пресных вод промышленными и бытовыми стоками и т.д.

Хозяйственная деятельность человека сильно повлияла на состояние почвы, растительного покрова. 10 % земель на нашей планете находится под пашней. Площадь пашни ежегодно увеличивается, а облесненность суши сокращается. 10 % земель на нашей планете находится под пашней. Чрезмерное внесение удобрений может вызвать изменения в почвах, нарушение баланса элементов в почве и, как следствие, снижение урожайности. Вредное действие на почвы оказывают гербициды и пестициды. Обострилась проблема засоления орошаемых земель. Это вызывается подъемом минерализованных грунтовых вод из-за нарушения водного баланса территории.

Колоссально и воздействие человека на животный мир планеты. Роль животных в жизни человека значительна. Многие из них служат важным источником питания и технического сырья (сельскохозяйственные животные, рыбы, звери, дичь и др.). В результате деятельности человека вымерли десятки видов животных, многие стали редкими.

Антропогенные системы не могут стабильно существовать за счет только приходящей солнечной энергии. Для обеспечения собственной упорядоченности антропогенных систем требуются колоссальные энергетические и материальные дотации: сырьевые полезные ископаемые, древесина, запасенные в недрах энергоносители. Получение этих дотаций возможно только из природных систем биосферы, что ведет к глобальному разрушению последних на огромных территориях: отходы производства вызывают загрязнение среды, оазисы и леса замещаются пустынями, реки и озера пересыхают и жизнь в них прекращается, образуется полностью нарушенные пейзажи. Характерный пример – Аральское море. Кроме того, любая созданная человеком система так или иначе замещает природную, формируясь на занятой ею в прошлом территории.

В результате нарастает неупорядоченность (энтропия) природных систем, что ведет к разрушению биосферы в целом, которая является в принципе незаменимым местом обитания человечества.

Таким образом, деятельность человека достигла глобальных масштабов воздействия на биосферу, изменяя круговорот веществ, водный баланс планеты, оказывая сильное влияние на почвы, растительность и животный мир. Антропогенная деятельность создала новые токсические источники загрязнения биосферы, что, в конечном счете, может создать угрозу существования самого человека.

Приведем некоторые цифры. Человечество ежегодно извлекает из земных недр более 100 млрд тонн полезных ископаемых, выплавляет около 800 млн тонн различных металлов, рассеивает на поля до 500 млн тонн минеральных удобрений. Ежегодно сжигается около 9 млрд тонн условного топлива, что приводит к выбросу в окружающую среду более 20 млрд тонн углекислого газа и более 700 млрд тонн других соединений. За последние 200 лет площадь лесов сократилась более чем в два раза (с 56 % до 26 % поверхности суши). Особенно интенсивно исчезают тропические леса. Эти цифры показывают, насколько актуальна и важна для человека и среды его обитания направленность и характер воздействий на природу.

Биосфера – саморегулирующаяся система, и она стремится вернуться в стабильное состояние. Вымирание нужных человеку животных и растений, падение продуктивности ценных для человека экосистем, невключение в биосферные круговороты производимых нами загрязнений – все это результат обратной связи, действие биосферного механизма, стремящегося ограничить рост потребностей людей.

В.И. Вернадский верил в силу человеческого разума, когда писал: “Можно смотреть, поэтому, на наше будущее уверенно. Оно в наших руках. Мы его не выпустим”.