Биосфера и ноосфера В.И. Вернадского

2. Биосфера имеет  определенные пределы; то есть  некоторые конечные размеры, в  рамках которых она может быть  выделена и научно изучена.  Следовательно, выявив главную  движущую силу развития биосферы - живое вещество, - необходимо установить  те пространственные и временные  ограничения (пределы), которые накладываются  на деятельность живого вещества.

3. Пределы биосферы  связываются с полем существования  живого. Но любое поле может  сохраняться и поддерживаться  лишь при условии сохранения  определенных физических или  химических параметров, показателей  его состояния.

Значит должны быть установлены некоторые необходимые  и достаточные параметры для  физического сохранения «полей жизни» в биосфере и самой биосферы. На протяжении миллиарда лет существования  биосферы организованность создается  и сохраняется деятельностью  живого вещества - совокупности всех живых  организмов. Форма же деятельности живого, его биогеохимическая работа в биосфере, заключается в осуществлении  необратимых и незамкнутых круговоротов вещества и потоков энергии между  основными структурными компонентами биосферной целостности: горными породами, природными водами, газами, почвами, растительностью, животными, микроорганизмами. Этот непрерывающийся  процесс круговоротного движения составляет один из краеугольных камней учения о биосфере и носит название биохимической цикличности. Изучение биохимических циклов как незамкнутых круговоротов помогает более глубоко проникнуть в суть процессов организованности биосферной оболочки. Каждое последующее состояние биосферы не повторяет предшествующее. Вовлечение в миграционные циклы приводит к непрерывному обновлению биосферы, способствует ее прогрессивному эволюционному развитию, усложнению живого вещества, возрастанию многообразия живых организмов. Вопрос о пределах биосферы В.И. Вернадским связывается с сохранением пределов жизни.

Представления о них  претерпевают коренные изменения буквально  с каждым новым днем развития науки. Еще вчера мы были убеждены, что  температура кипения в 100 С невозможна для жизни какого - либо живого существа. Сегодня же впечатляют все новые открытия мира термофильных организмов, обнаруженных в вулканических жерлах, гейзерах и подводных изменениях, для некоторых из них стоградусная температура «холодновата» для нормального деления клеток (размножения), они живут и при температуре +250С. Есть сведения о возможности перенесения бактериями температуры абсолютного нуля (-273 С). Велика пластичность жизни, но все же пределы ее объективно существуют, и они определяют пределы развития биосферы, ее структуру и функции.

Верхняя граница биосферы охватывает всю тропосферу и ограничивается озоновым слоем (23-25км), который своеобразным экраном защищает все живое от губительного воздействия ультрафиолетовой радиации. Нижняя граница очень изрезана; биосфера включает всю гидросферу суши и Мировой океан, на материках  проникает в среднем в земную кору до глубин 16 км. Здесь она сопрягается  с областью “былых биосфер”, - так  В.И. Вернадский назвал сохранившиеся  остатки биосферы прошлых геологических  периодов.

Это накопление известняков, углей, горючих сланцев, остаточных горных пород. Былые биосферы - документированное  доказательство геологически вечного развития биосферы. В большом геологическом цикле движения вещества ископаемые остатки биосфер прошлого выходят на дневную поверхность, разрушаются, захватываются живыми организмами в новые биогенные циклы круговорота, затем снова выходят из него и опускаются в глубокие горизонты земной коры, где подвергаются метаморфизации, переплавке, и где отдают запасенную в них солнечную энергию. Так длится миллиарды лет, сколько существует биосфера. Возраст биосферы приближается к геологическому возрасту Земли как планы Солнечной системы.

В настоящее время  история Земли и жизни на ней  делится на пять эр. Каждая эра состоит из нескольких периодов, а периоды складываются из эпох и веков. Наша эра называется кайнозойской, то есть эрой новой жизни. Ей предшествовали эры средней и древней жизни (соответственно, мезозойская и палеозойская). Самыми древними эрами являются протерозойская и архейская.

От начала архейской эры нас отделяет более 3 млрд. лет. В слоях осадочных пород этой эры остатков организмов не обнаружено. В слоях же следующей, протерозойской эры, которая началась 2.5 млрд. лет назад, обнаружены остатки водорослей и морских беспозвоночных животных. Судя по этим остаткам, в то время в теплых водах лагун обитало множество разнообразных одноклеточных организмов. Они использовали и растительные, и животные способы питания. Другими словами, на свету они были способны к фотосинтезу, в темноте - к питанию органическими веществами.

Палеозойская  эра началась 570 млн. лет назад. В земной коре сохранилось достаточно много остатков и следов существ, живших в то время. Они свидетельствуют о том, что в середине эры произошло освоение растениями и животными суши. В то время в пресных водоемах уже обитали зеленые и сине-зеленые водоросли, бактерии, низшие грибы, одноклеточные корненожки, жгутиковые, ресничные инфузории, а также беспозвоночные, кишечнополостные и черви. В периоды мелководий и засух водные растения, у которых начинали развиваться прообразы корней, выживали и постепенно расселялись в прибрежной полосе суши. Вместе с растениями на сушу начали переселяться сначала беспозвоночные, а потом и позвоночные. По-видимому, первыми из воды выбрались кольчатые черви, моллюски, а также предки наземных членистоногих.

Палеозойская эра  состояла из шести периодов: кембрийского, ордовикского, силурийского, девонского, каменноугольного (или карбона) и пермского. В частности, каменноугольный период начался 350 млн. лет назад. В нем произошло наступление моря на сушу, горы сгладились. Большая часть Европейской равнины оказалась затопленной морем, образовались огромные заболоченные низины. В них стала развиваться наземная растительность. Древовидные папоротники, плауны и хвощи высотой до 50 м и диаметром до 3 м образовывали густые леса. Климат был теплый и влажный. У земноводных начали образовываться конечности, пригодные для хождения. Некоторые из них были похожи на змей, другие - на ящериц и крокодилов. Последние достигали в длину 4 м.

Во второй половине карбона климат стал более прохладным и сухим. Огромные массивы лесов  были потеснены песчаными и каменистыми  пустынями. Это особенно характерно для последнего периода палеозойской эры - пермского. К его началу вымерли ракоскорпионы, трилобиты, многие кораллы, древние морские лилии и ежи, гораздо меньше стало амфибий. В морях развилось больше костных рыб. На суше появились леса из голосеменных, в том числе хвойные.

Эти изменения жизненной  среды повлияли на развитие животных, в первую очередь позвоночных. Некоторые  земноводные перестали откладывать  яйца в воду, а начали зарывать их в песок или кучи гниющих растений. Появились первые пресмыкающиеся. Они  не имели постоянной температуры  тела, и с заходом солнца их жизненная  активность падала. Скелеты, мускулатура, кровеносная и нервная системы  пресмыкающихся был по сравнению  с земноводными намного совершеннее. Вследствие своей большой активности они в короткий промежуток времени  заселили огромные пространства и стали  на планете господствующими.

Мезозойская эра началась 230 млн. лет назад и продолжалась около 160 млн. лет. Она делится на три периода: триасовый, юрский и меловой. В начале мезозоя суша занимала громадные площади, но к его середине достаточно большая ее часть превратилась в море. В конце эры произошло мощное горообразование, и размеры материков увеличились. В морях широко распространялись моллюски, на суше - пресмыкающиеся. Последние приспособились к жизни не только в море, но и на суше.

В мезозое появились  все высшие представители растительного  и животного мира: цветковые растения, двукрылые и перепончатокрылые  насекомые, костистые рыбы, птицы  и млекопитающие, а также многочисленные двуногие архозавры. Хождение на двух ногах было удобно для жизни среди  высоких растений: поднятое тело позволяло  лучше и дальше видеть.

В юрский и меловой  периоды большие участки материков  погрузились в море, климат стал мягким, ровным и теплым. В юрском периоде появились новые отряды пресмыкающихся, в том числе крокодилы и ящерицы. Некоторые из них были огромными: бронтозавры, диплодоки и брахиозавры достигали в длину 35 м, в высоту 9 м, а их масса достигала 60 т. Они были четвероногими, могли поднимать высоко шею, жили на побережьях морей и больших озер, питались мягкой растительной пищей. Появившиеся в то время динозавры ходили на двух ногах, причем передние конечности у них были укорочены. Их масса достигала 5-7 т, а высота - 6-8 м. Это были хищники.

В юрском периоде появились  первые млекопитающие. Очевидно, их возникновение связано с переходом от откладывания яиц, которые согревало в основном солнечное тепло, к развитию зародышей в утробе матери и их рождению непосредственно из нее. В конце юрского периода появились первые цветковые растения.

В середине мелового периода новая растительность практически полостью вытеснила прежнюю. Благодаря появлению цветковых растений стали быстро развиваться такие высшие классы животных, как насекомые, птицы, млекопитающие. Последние, в свою очередь, сыграли большую роль в развитии цветковых растений: они способствовали перекрестному опылению цветов, а также распространению плодов и семян.

В морях мезозоя  жили ихтиозавры - рыбоящеры, похожие  на дельфинов и достигавшие восьмиметровой длины. Они обладали спинными плавниками, ластами и рыбьими хвостами. Ихтиозавры превосходно плавали, но не могли  выбираться на сушу, и были живородящими. В воздухе носились летающие ящеры - птерозавры.

Конец мезозоя сопровождался  тем, что вымерли все группы динозавров и многие отряды пресмыкающихся. Причину  их массовой гибели еще предстоит  узнать.

Кайнозойская  эра началась около 70 млн. лет назад. В ней различают четыре периода: палеогеновый, неогеновый, третичный, четвертичный. Из мира ящеров в эру новой жизни перешли ящеры, змеи, крокодилы, черепахи. Уже в начале эры появились все основные группы современных млекопитающих, в том числе и обезьяны. Важную роль в эволюции млекопитающих сыграло развитие цветковых растений. Например, оно привело к появлению обезьян: их основной пищей являются плоды, ягоды и семена.

Четвертичный  период, или антропоген, начавшийся около миллиона лет назад, характерен тем, что именно в это время сформировались современные флора и фауна. В начале антропогена началось похолодание, но в высоких широтах Северного полушария было еще относительно тепло. Поэтому растительный и животный мир теперешних умеренных и холодных поясов значительно отличался от современного. Например, в Евразии были широко распространены гигантские слоны, носороги, однопалые лошади, верблюды, антилопы, грызуны, похожие на гигантских бобров.

Дальнейшее похолодание  во второй половине антропогена привело  к оледенению больших пространств  Европы, Азии, северной Америки. Многие млекопитающие не смогли приспособиться к новым условиям и вымерли. Остались мамонты, волосатые носороги, северные олени, овцебыки, волки, песцы, грызуны  и другие немногочисленные животные. От одного из видов обезьян, ходивших на двух ногах с вертикальным положением туловища, в конце антропогена  произошли наши предки - питекантропы, или обезьянолюди. Позже от них произошли первобытные люди (неандертальцы), а примерно 100 тыс. лет назад появились люди современного вида.

С течением времени  различие между умеренной и арктической зонами приблизилось к современному. Считается, что преобладающее большинство ныне существующих диких видов растений и животных было на Земле уже около 20 тыс. лет назад. В настоящее время растения образуют почти сплошной растительный покров на поверхности Земли и являются одной из важнейших частей ее биосферы. Только зеленые растения способны, поглощая лучистую энергию Солнца, создавать из углекислоты, воды и минеральных солей органические вещества. Растения создают органическую массу, как на суше, так и в воде. Именно растения служат местом обитания животных и пищей для них. Зародившись в океане, растения вышли на сушу и в процессе эволюции, в ходе естественного отбора за миллионы леи достигли удивительного разнообразия.

3. Пространство - время  живого в биосфере 

Пространство и  время - две основные формы движущейся материи - в трудах В.И. Вернадского  являлись стратегической целью, некоторой  «Сверхзадачей» всей его натурфилософии. Глубина проникновения в строение окружающей действительности и широкий  исторический охват рассмотрения каждого  ее аспекта не могли не привести естествоиспытателя к отысканию  фундаментальных свойств реальности, которые наиболее полно выражаются в понятиях пространства и времени. Время и пространство отдельно не встречаются, они нераздельны. Мы не знаем ни одного явления, которое  бы не занимало части пространства и части времени. Только для логического  удобства представляем мы отдельно пространство и отдельно время, только так, как  наш ум вообще привык поступать при  разрешении какого-нибудь вопроса. В  действительности ни пространства, ни времени в отдельности мы не знаем  нигде, кроме нашего воображения. Что  же это за части неразделимые - чего, очевидно того, что только и существует - это материи, которую мы разбиваем  на две основные координаты: пространство и время. Как только натуралист спрашивает себя, каким образом проявляются пространство и время в отдельно взятых уровнях организации движущейся материи, ему нельзя обойтись без ответа на вопрос: изменяются ли их специфические черты в этих конкретных формах или остаются стабильными. Как известно, здесь возможны два ответа, каждый из которых связан с определенной исторической традицией. Первая из них берет свое начало от Ньютона, в теории которого пространство и время абсолютны и независимы от движения материальных образований. Пространство суть лишь бесконечное вместилище тел, а время - некие единые мировые часы, на фоне хода которых существуют и происходят события всех масштабов. С такой точки зрения биосфера и жизнь, несмотря на то, что представляет собой вполне определившейся уровень организации материи, теряет всякую качественность, их специфика в расчет не принимается, и они как исчезающая малость растворяются в абсолютной общности.