Биосфера и ноосфера в учении В.И. Вернадского и с позиций современного естествознания

   О нижнем, литосферном , пределе биосферы, ясного представления пока нет. В большинстве работ, посвященных биосфере, указывается, что ее нижний предел на континентах составляет в среднем 2-3 км. Здесь в условиях низких, по сравнению с более глубокими слоями, температуры и давления, но при участии живых организмов (микроорганизмов) и воды, прекращается миграция химических элементов. Микробиологические исследования свидетельствуют о том, что микроорганизмы присутствуют также в пластовых водах, омывающих нефть, хотя сама нефть стерильна.

   Ниже  литосферной границы биосферы лежит  «область былых биосфер», под которой  В. И. Вернадский понимал оболочку Земли, в геологическом прошлом подвергшуюся воздействию жизни. Ученый отмечал, что земная кора, мощностью в несколько десятков км, с осадочными породами и гранитной оболочкой когда- то была на поверхности планеты и входила в состав биосферы. Каменный уголь, нефть, мрамор, доломит, известняк, мел, железная руда и другие горные породы осадочного происхождения – свидетели существования жизни в «былых биосферах».  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   2. Проблема происхождения жизни на Земле 

   Для перехода к проблеме происхождения  жизни на Земле сначала определим, что такое жизнь. Вспомним определения понятия “жизнь. Жизнь - это высшая по сравнению с физической и химической форма существования материи.

   Живые объекты отличаются от неживых обменом  веществ - непрерывным условием жизни, способностью к размножению, росту, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам движения, раздражимостью, приспособляемостью к среде и т. д.

   Живые системы характеризуются очень  высоким уровнем структурной  и функциональной организации на молекулярном уровне, высочайшей информационной плотностью, самоорганизацией, способностью к самовосстановлению и т. п.

   Существуют  несколько основных групп теорий о происхождении жизни.

   Теория  самопроизвольного зарождения - жизнь  самозарождается при создании для этого подходящих условий, и это на протяжении всей истории Земли на ней происходило неоднократно, однако попытки создания жизни в искусственных лабораторных условиях (в “пробирке”) химическим путем пока не удались.

   Теория  стационарного состояния. Жизнь  существовала всегда, и только изменялись ее формы.

   Теория  панспермии. Жизнь на Землю была занесена из космоса, поскольку в нем зародыши жизни и белковые элементы непрерывно переносятся с планеты на планету (подтверждено исследованиями).

   Теория  биохимической революции - жизнь  произошла естественным путем в результате саморазвития химических и физических процессов (примыкает ко второй группе теорий).

   Проблема  о начале жизни связана с проблемой  создания самой жизненной среды, в пределах которой идет эволюционный процесс, т. е. эта проблема логически выходит за пределы среды.

   Жизненная среда – монолит жизни, живая природа – явным образом не представляет случайное, незакономерное явление. Она явным образом имеет определенную структуру, представляет форму организованности, неизменно существующую в геологическом времени и неизменно связанную с организованностью, биосферы.

   Все живые организмы тесно связаны  между собой в своем существовании и этим путем представляют единое целое, непрерывно существующее как единое целое в течение всего геологического времени, двух-трех миллиардов лет по крайней мере.

   Можно сделать следующие утверждения:

   Жизненная среда не может быть сведена к  морфологически единому организму, когда-то населявшему планету, живая среда не может быть морфологически однородна, и единая основа живых организмов, протоплазма, не охватывает всех геохимических функций жизни на нашей планете.

   Уже в связи с этим живая среда  не могла произойти из единого  одноклеточного организма принесенного из космической среды, или из таких же разнородных неделимых. Нельзя, однако, отрицать, что проникновение в жизненную среду биосферы космических жизненных элементов весьма вероятно, ибо вещество биосферы, несомненно, постоянно принимает в себя космические тела. Но начала земной жизни оно не объясняет.

   Неизбежно допустить, что, может быть, и менее  сложная в основных чертах, чем теперешняя, но все же очень сложная жизненная среда сразу создалась на нашей планете как нечто целое в догеологический ее период. Создался целый монолит жизни (жизненная среда), а не отдельный вид живых организмов, к какому нас ложно приводит экстраполяция, исходящая из существования эволюционного процесса.

   Последний вывод, наверное, затрудняет возможность  допущения когда-то происшедшего на нашей планете абиогенеза (возникновение  живого из неживого) или, вернее, археогенеза организмов в масштабе, необходимом для создания на ней жизни.

     Условия происхождения жизни.

   Рассматривая  проблему появления жизни на Земле  как проблему появления биосферы, мы не только приближаемся к реальности – мы получаем новую прочную базу для научной работы, опирающуюся на огромный эмпирический материал геологии и геохимии.

   Геология  позволяет сейчас научно ставить  вопрос о начале биосферы, а геохимия научно точно определяет условия, каким  должна удовлетворять жизнь для  того, чтобы могла создаться биосфера.

   Необходимо  иметь в виду, что говоря о появлении жизни на Земле с образованием биосферы, нужно считать, что: “Все живое происходит из живого в биосфере, комплекс физико-химических явлений в которой точно ограничен и определен”.

   Как уже ранее говорилось в существуют разные представления о начале жизни на Земле. Вот два из них. Оба не связаны с геологическим строением Земли и с ее историей. Согласно одному, жизнь проникла на нашу планету извне, из космического пространства, может быть, проникает в нее постоянно и непрерывно и сейчас. Согласно другому взгляду, жизнь образовалась на Земле из мертвой (косной) материи каким-то неизвестным путем в один из геологических древних периодов ее бытия или, может быть, незаметно для нас непрерывно и постоянно на ней этим путем, путем “самопроизвольного зарождения”, абиогенеза, образуется, но нами этот процесс не замечается. Эти взгляды, высказанные в такой неопределенной форме, противоречат нашему точному знанию.

   Исходя  из сведения проблемы о начале жизни  к проблеме о начале биосферы, попытаемся установить условия появления биосферы и проявления в ней жизни, обязательные для всякого представления о ее начале на нашей планете.

   Здесь мы должны считаться с успехами геологии, определяющими возраст биосферы, и сданными геохимии, исключающими некоторые из ходячих представлений об эволюции форм жизни в пределах биосферы.

   Следующие данные геологии должны быть учтены как  эмпирически установленные.

   Поле  жизни, т. е. температура и давление, связанный с этим климат и химический характер среды, существует непрерывно. В течение более чем полутора миллиардов лет поле жизни было аналогично современному.

   Жизнь и все живые организмы являются неразрывной закономерной частью биосферы. Сама биосфера не является случайным образованием – она отвечает определенной форме организованности. Это устойчивая динамическая система, равновесие, установившееся в основных чертах своих с самого своего начала, неизменно действующее в течение 1,5 млрд. лет.

   В биосфере можно отличить два типа составляющего ее вещества: с одной стороны, косное вещество, а с другой живое. Косное вещество, состоящее в конце концов из минералов, остается в своих морфологических проявлениях, т. е. по своему химическому составу и физическому состоянию, неизменным. Нет новых минералов, появившихся в земной коре в течение геологического времени, если не считать ими созданий человеческой техники.

   Иное  явление представляет другая составная  часть биосферы – живое вещество, вечно, в целом и отдельных своих формах меняющееся в эволюционном процессе. Это живое вещество является носителем свободной энергии в геохимических процессах биосферы, ее активной составной частью. Его неизменные формы, как некоторые виды (однородные живые вещества) радиолярий, являются исключением. Они существуют в неизменном строении около миллиарда лет. Все остальные за это время коренным образом изменились, эволюционировали. Живой мир биосферы палеозоя и живой мир биосферы нашего времени резко различны, мир косной материи один и тот же.

   Как уже говорилось, жизнь для нас  научно известна только как закономерная часть биосферы: жизнь вне биосферы не существует – есть нереальная абстракция.

   Говоря  о появлении на нашей планете  жизни, мы в действительности говорим только об образовании на ней биосферы.

   С самого начала биосферы жизнь, в нее  входящая, должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, так как без жизни не могла бы создаться кора выветривания (неразрывная часть механизма биосферы), а связанные с этим проявлением жизни ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть одной какой-нибудь видовой формой жизни. Они на всем протяжении геологической истории и посейчас в окружающей нас природе неизменно распределены между разными формами жизни.

   При рассмотрении биогеохимических функций  можно сделать следующий утверждения:

   Все без исключения геохимические функции живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами

   Невозможен  организм, который мог бы один исполнять  все эти геохимические функции

   В ходе геологического времени происходила  смена разных организмов, замещавших друг друга в исполнении данной функции без изменения самой функции.

   Вывод о необходимости одновременной  чрезвычайно разнообразной геохимической функции в биосфере представителей жизни является основным условием, определяющим характер ее появления.

   В настоящее время считается, что  жизнь образовалась на Земле в  результате закономерного процесса эволюции углеродистых соединений. При этом углеродистые соединения в межзвездной среде возникли еще до формирования нашей планеты и, следовательно, заносились на планету всегда. На ранней стадии существования Земли на ней протекали различные химические процессы, способствовавшие формированию более сложных соединений, - химическая эволюция, положившая начало биологической эволюции.

   Советские ученые А. Г. Пасынский и Т. Е. Павловская (1956) показали возможность образования  аминокислот при ультрафиолетовом облучении газовой смеси формальдегида и солей аммония. Испанский ученый Х. Оро (196О) осуществил синтез компонентов нуклеиновых кислот. В 197О г. американский ученый С. Поннамперума синтезировал аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) - основную форму накопления энергии в живых организмах, а также аминокислоты, полипептиды и белково-подобные вещества. Этим было доказано, что абиогенное происхождение жизни во Вселенной могло произойти в результате воздействия тепловой энергии, ионизирующего излучения, электрических разрядов.

   Недостатком таких попыток следует считать  создание статических, химически завершенных биоэлементов (фактически - элементов трупов). Между тем жизнь - это непрерывный процесс, что требует и соответствующей методологии. 
 
 
 
 
 
 
 
 

   3. Вещество биосферы. Особенности  живого вещества

   Под живым веществом Вернадский понимал  совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию или химический состав.

   Вещества, образуемые без участия живых  организмов и не вовлеченные в  круговорот жизни, Вернадский назвал костными веществами. Это, например, горные породы, продукты извержения вулканов и т.п. “Неживых” веществ в природе не бывает, практически любое вещество может быть вовлечено в круговорот жизни.

   Кроме того, Вернадский выделял в особую группу биокостное вещество, которое  в отличие от костного так или  иначе обусловлено воздействием жизни и вовлечено в ее круговорот. Это, например, вода, почва и т.п.

   Можно также выделить группу биогенных  веществ, образующихся в результате жизнедеятельности живых организмов. Это многие полезные ископаемые в первую очередь каменный уголь, нефть, торф, а также известняки, руды металлов и т.п. По сути дела, весь слой осадочных пород можно отнести к биогенным веществам.