История возникновения учения о биосфере; Роль классической экологии

     Важным  этапом необратимой эволюции биосферы Вернадский считал ее переход в стадию ноосферы. Основные предпосылки возникновения  ноосферы: 1) расселение Homo sapiens по всей поверхности планеты и его  победа в соревновании с другими  биологическими видами; 2) развитие всепланетных систем связи, создание единой для человечества информационной системы; 3) открытие таких новых источников энергии как атомная, после чего деятельность человека становится важной геологической силой; 4) победа демократий и доступ к управлению широких народных масс; 5) все более широкое вовлечение людей в занятия наукой, что также делает человечество геологической силой.

     Работам Вернадского был свойствен исторический оптимизм: в необратимом развитии научного знания он видел единственное доказательство существования прогресса. 
 

Облик ученого и человека

     Истоки  жизненных ценностей Вернадского  — взгляды интеллигенции послереформенной России, призывавшей к преобразованию общества. Эти взгляды формировались  под влиянием растущего во всем мире авторитета науки, поразительных открытий и их технических воплощений. Вернадский верил в предназначение науки как главного фактора усовершенствования общества. Понимая, что в России развитие науки возможно лишь при поддержке государства, вечный критик властей Вернадский прилагал все усилия для укрепления научного потенциала страны, понимая, что Романовы и Ленины уходят, а Россия должна выстоять в катаклизмах 20 в. Вернадский активно отстаивал свободу научного творчества и верил, что под влиянием успехов науки трансформируется самый аморальный режим.

     От  своих учителей (А. Н. Бекетова, А. М. Бутлерова, В. В. Докучаева, Д. И. Менделеева, И. М. Сеченова и др.) Вернадский унаследовал  широкий научный подход и высокие  этические нормы. Он боролся за честь, свободу, а иногда и жизнь своих учеников, друзей и сотрудников, попадавших под жернова карательной системы. Десятки раз Вернадский обращался с письмами в Президиум Верховного Совета СССР, в СНК, в Прокуратуру СССР, в НКВД.

     С первых шагов на научном поприще Вернадский зарекомендовал себя как широко мыслящий естествоиспытатель. Он старался интегрировать различные сферы человеческого знания, создать крупные естественнонаучные и мировоззренческие концепции. Это привлекало к нему многих ученых, что позволило создать мощные научные школы мирового значения.[3] 

Биосфера.

     Существуют  два основных определения понятия  биосфера», одно из которых

известно  со времени  появления  в  науке  данного  термина.  Это  понимание биосферы как совокупности всех живых и неживых организмов на Земле.  Ученик Докучаева,  создателя  учения  о   почвах,   В.И.   Вернадский,   изучавший взаимодействие живых и неживых систем, выдвинул принцип  неразрывной  связи живого и неживого, переосмыслив понятие биосферы. Он понимал  биосферу  как сферу единства живого и неживого.

     Такое  толкование  определило   взгляд   Вернадского   на   проблему происхождения жизни на Земле. Рассматривались следующие варианты: 1)  жизнь возникла до образования Земли и была занесена на неё; 2)  жизнь  зародилась после образования Земли; 3) жизнь зародилась вместе с  образованием  Земли.

     Вернадский  придерживался последней из этих точек зрения и считал,  что  нет убедительных научных данных о том, что живое когда-либо не существовало  на нашей планете. Иными словами, биосфера была на Земле всегда.

     Под биосферой, таким  образом,  Вернадский  понимал  тонкую  оболочку Земли, в которой все  процессы  протекают  под  прямым  воздействием  живых организмов. В дальнейшем Вернадский  развил  данное  понимание  биосферы  и определил её структуру. 

     Биосфера - единственная область земной коры, занятая жизнью. Только в ней, в  тонком наружном слое нашей планеты  жизнь сосредоточена; в ней находятся  все организмы, всегда резкой, непроходимой гранью отдельные от окружающей их косной материи. 

     В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает  сферу  жизни  и  в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом  и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако  задолго  до  этого  под другими названиями, в частности  "пространство  жизни",  "картина  природы", "живая оболочка  Земли"  и  т.п., его  содержание  рассматривалось  многими другими естествоиспытателями.

       Первоначально  под  всеми   этими  терминами  подразумевалась   только совокупность живых организмов, обитающих на нашей  планете,  хотя  иногда  и указывалась  их  связь  с  географическими,  геологическими  и  космическими процессами, но при этом скорее  обращалось  внимание  на  зависимость  живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор  самого  термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик  Земли",  опубликованной  спустя  почти тридцать  лет  после  введения  термина  (1909  г.),  не  замечал  обратного воздействия  биосферы  и  определял   ее   как   "совокупность   организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли". 

     Первым  из  биологов,  который  ясно  указал  на  огромную  роль  живых организмов в образовании земной коры,  был  Ж.Б.Ламарк  (1744  –  1829).  Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на  поверхности  земного  шара  и образующие   его   кору, сформировались   благодаря   деятельности   живых организмов.

      Факты и положения  о   биосфере  накапливались  постепенно  в  связи  с развитием   ботаники,   почвоведения,   географии    растений    и    других преимущественно биологических наук,  а  также  геологических  дисциплин.  Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в  целом, оказались связанными  с возникновением  экологии,  науки,  которая  изучает взаимоотношения   организмов   и   окружающей   среды.   Биосфера   является определенной  природной  системой,  а  ее  существование  в  первую  очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.

       Очень  важным  для  понимания  биосферы  было  установление  немецким физиологом Пфефером (1845 – 1920) трех способов питания живых организмов:  автотрофное  –  построение   организма   за   счет   использования   веществ неорганической природы; гетеротрофное – строение организма за счет  использования  низкомолекулярных органических соединений; миксотрофное - смешанный   тип   построения    организма    (автотрофно - гетеротрофный).

     Биосфера (в современном  понимании)  –  своеобразная  оболочка  Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту  часть  вещества  планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

      Биосфера охватывает  нижнюю  часть  атмосферы,  гидросферу  и  верхнюю часть литосферы. 

Живое вещество.

     Живое вещество – совокупность организмов – подобно массе газа растекается  по земной поверхности – оказывает определенное давление в окружающей среде, обходит препятствия, мешающие его передвижению или ими овладевает, их покрывает.

       С течением времени оно неизбежно  покрывает  весь земной шар своим покровом и не только, временно может отсутствовать на нем, - когда его движение – его охват – разрушен и сдерживается внешней силой.

     Изменчивость  жизни чрезвычайная – а между  тем, несомненно, в среднем, в комплексах организмов – в живом веществе, да и в отдельных организмах – размножение, рост, т.е. работы превращения ими энергии солнечной в земную, химическую, - все  подчиняется неизменным математическим законностям.

     Живое вещество, так же как и биосфера обладает своей особой организованностью и может быть рассматриваемого как  закономерно выражаемая функция биосферы.

Биогеохимические  принципы ( по Вернадскому )

1. Биогенная миграция атомов хим. Элементов всегда стремится к максимальному своему проявлению.
2. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в будущем форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов.
3. Живое вещество находится в непрерывном хим. обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на планете лучистой энергией солнца.

Главный слой жизни.

  Вернадский доказал, что живые организмы играют очень важную роль в геологических процессах, которые формируют лицо Земли. Хим. состав современных атмосферы и гидросферы обусловлен жизнедеятельностью организмов. Большое значение имеют организмы  для формирования литосферы – большинство пород, и не тлько осадочных, а и таких как граниты, так или иначе связаны своим происхождением с будущем.

     «Если бы на Земле не было жизни – писал ученый – лицо ее было бы таким же неизменным и химически инертным, как недвижимое лицо Луны, как инертные обломки небесных светил.»

     Живые организмы играют огромную роль в  аккумуляции солнечной энергии. Залежи каменного угля – Солнечная  энергия, накопленная зелеными растениями минувших геологических эпох. Важную роль живые организмы играют в накоплении многих металлов Fe, Cu и.т.д.

Всюдность жизни

      Растеканием размножением в биосфере зеленого живого вещества является одним из характерных  и важнейших проявлений механизма земной коры. Оно обще всем живым веществам, лишенным хлорофилла или им обладающим, он является характернейшим и важнейшим выявлением в биосфере всей жизни, коренным отличием живого и мертвого, формой охвата энергией жизни всего пространства биосферы. Оно выражается в окружающей природе во всюдности жизни, в захвате ею – если этому не препятствует непреодолимые препятствия – всякого свободного пространства биосферы. Область жизни -  вся поверхность планеты. Если какая-нибудь часть ее оказалось безжизненной – в короткий или медленный срок она неизбежно будет захвачена живыми организмами. Мера геологического времени в истории планеты – небольшой промежуток, и мы видим, как в это время вырабатывается организмы, приспособленные к жизни в условиях, которые раньше делали ее невозможной. Область жизни, по видимому, расширяется в геологическом времени: и во всяком случае, несомненно, что до конца все доступное ей пространство – на протяжении, вероятно, всей геологической истории.

      Растекание  жизни – движение, выражающееся во всюдности жизни, есть проявление ее внутренней энергии, производимой ею химической работы. Оно есть проявление, прежде всего автономной энергии жизни в биосфере. Эта энергия проявляется в работе, производимой жизнью, - в переносе химических элементов и в создании из них новых тем.

      Это движение живых организмов путем  размножения, совершающееся с удивительной и неизменной математической правильностью, идет в биосфере непрерывно и является характернейшей и важнейшей по своим  эффектам чертой ее механизма. Оно идет на земной поверхности – на суше, оно проникает все водоемы, в том числе гидросферу, оно видно на каждом шагу в тропосфере; в форме паразитов оно охватывает другое живое, имеет место внутри самих живых веществ Неуклонно и неизменно оно длится без перерыва и без замедления миллиарды лет. Все время совершая огромную геохимическую работу, являясь формой проникновения энергии солнечного луча в нашу планету и ее распределения по земной поверхности.

      Это не есть простое механическое передвижение тел по земной поверхности независимых, не связанных с той средой, в которой они двигаются. Среда в которой они движутся, не только обуславливает своим сопротивлением трение, как это имеет место в движении тел под влиянием тяготения. В этом движении связь с средой глубже – Оно может идти только под влиянием газового обмена движущихся тел и той среды, в которых происходит движение. Оно тем быстрее, чем газовый обмен сильнее, он замирает, когда газовый обмен не может иметь место.

      Газовый обмен – это дыхание организмов; оно, как мы видим, глубоко меняет, направляет размножение. В движении размножением мы видим появление его геохимического значения, выражение его, как части механизма биосферы, подобно тому, как само это движение является отражением солнечного луча. Проявлением энергии того же луча является и само дыхание – газовый обмен жизни с окружающей средой.

Давление  жизни

      Солнечный луч – носитель космической энергии  не только возбуждает механизм ее превращения  в химическую земную, но и создают  саму форму трансформаторов, которая является нам в виде живой природы. Космическая сила придет ей разный на суше и в воде, она же меняет ее структуры, т.е. определяет количественное соотношение, существует между организмами. Всюду эти явления, подчиненные законам равновесия, неизбежно должны выражаться числами, которые нам едва ли начинают становиться известными. Эта космическая сила вызывает давление жизни, которое достигается размножением.