|
1.14. (дополнение) В чем искать причины особенностей биосистем? |
Глава 2. Биосферология
2.01. Биосфера
Слово «биосфера» является одним из самых употребительных в современной науке. Как с этим соотносится то, что оно употребляется в разных смыслах?
Общепризнано, что создателем биосферологии является Владимир Иванович Вернадский. Этим ученым гордятся и Украина, и Россия; родился и умер он в России, часть жизни провел в Украине и в свое время стал первым президентом Украинской академии наук, созданной при гетьмане Скоропадском. Кстати, в течение определенной части своего детства Владимир Вернадский обучался в классической гимназии в Харькове.
Понятие «биосфера» принадлежит не Вернадскому. Его ввел в широкий научный оборот в 1875 году австрийский геолог Эдуард Зюсс, в работе, посвященной геологии Альп. Для Зюсса биосфера — земная оболочка, занятая жизнью. Но и Зюсс не был первым, кто создал это понятие. Впервые его употребил великий французский зоолог Жан Батист Ламарк в 1803 году для обозначения совокупности живых организмов планеты.
Вернадский, в общем, определял биосферу в смысле, предложенном Зюссом, хотя, на самом деле, существенно переосмыслил его. Для совокупности живых организмов Земли (биосферы по Ламарку) Вернадский использовал понятие «живое вещество».
Исследователи наследия Вернадского подчеркивают, что в его текстах смешаны трактовки биосферы, как зоны распространения организмов (у Вернадского есть понятие «поля существования жизни»), и биосферы, как преобразованной жизнью земной оболочки. Очевидно, что второй, функциональный, подход — существенно богаче и перспективнее. Здесь мы будем использовать именно его (рис. 2.1.1). Итак, биосфера — оболочка Земли, преобразуемая деятельностью живых организмов. Альтернативная трактовка (биосфера как оболочка Земли, в пределах которой встречаются живые организмы), оказывается намного менее полезной.
Рис. 2.1.1. Во избежание неверного понимания следует прежде всего договориться о смысле, который вкладывается в используемые термины. Как это соотносится с основной мыслью эпиграфа к пункту 1.1? Выбор наиболее осмысленных трактовок нечетких понятий и их использование только после того, как определен смысл, в котором они применяются, — неотъемлемая часть «исправления имен»
«Вернадский … называл биосферой наружные оболочки Земли, охваченные жизнью, и акцентировал прежде всего работу собственно «живого вещества» (как он в противоположность косному веществу планеты называл совокупность организмов). Кроме того, в начале XX века еще очень мало было известно о глубоких недрах Земли и верхних слоях атмосферы. Поэтому в своих лекциях и книге «Биосфера» (1926) Вернадский занизил мощность биосферы. В более поздних работах он постоянно раздвигал границы биосферы, медленно, но верно превращая ее из области, охваченной жизнью, в область проявления последствий ее геохимической работы, источником которой является энергия солнечных лучей.
Эти области существенно различаются благодаря глобальному геохимическому круговороту, который Вернадский называл главной функцией биосферы. Большая часть энергии, движущей круговорот, расходуется на перенос косного вещества, прежде всего на чисто физический процесс испарения и конденсации воды. Благодаря работе круговорота продукты жизнедеятельности, особенно газообразные, жидкие и растворимые, разносятся гораздо шире зоны, непосредственно охваченной активной жизнью.
Таким образом, для Вернадского биосфера — прежде всего естественно-историческое, а именно — геологическое тело, наружная оболочка планеты, в свою очередь состоящая из нескольких геосфер: тропосферы с нижней частью стратосферы, жидкой гидросферы и значительной части земной коры, включая ее гранитно-метаморфический слой. Последнюю Вернадский называл областью «былых биосфер», подчеркивая этой метафорой непрерывность существования биосферы во времени» (А.С. Раутиан, 2001).
«Живое вещество» — совокупность всех живых организмов, рассматриваемая как единое целое. Поле существования живого вещества охватывает всю гидросферу, верхние слои литосферы и нижнюю часть атмосферы, но основная концентрация живых организмов отмечается в приповерхностном слое суши и океана. Если живое вещество распределить по поверхности Земли равномерно, образуется пленка толщиной в 2 см. Среднее время обновления живого вещества — 8 лет (а в океане — 33 дня).
Но каким образом живое вешество может преобразовать целую планету? Благодаря своей активности. Геохимические функции живого вещества (по В. И. Вернадскому, с некоторыми изменениями), таковы:
— энергетическая: аккумуляция солнечной энергии растениями в результате фотосинтеза с дальнейшим перераспределением этой энергии;
— концентрационная: избирательное накопление определенных элементов в теле самих организмов и образуемых при их участии осадочных пород;
— деструктивная: минерализация органики, разложение горных пород, вовлечение элементов в круговорот;
— средообразовательная: трансформация параметров среды в благоприятные для организмов (почвообразование, поддержание газового состава атмосферы, очищение водоемов и прочее);
— транспортная: перемещение входящих в состав живого вещества элементов и перераспределение его по поверхности планеты (пример: вынос биогенов из водоемов рыбоядными птицами и животными, имеющими водную личиночную и наземно-воздушную взрослую стадии).
Основными результатами биогеохимической активности живого вещества можно считать кислородную революцию около 2,5 миллиардов лет назад; формирование устойчивых границ между сушей и водоемами (преобразование плащевого стока воды с континентов в русловой); создание почвы; регуляцию образования геологических осадков.
|
1.14. (дополнение) В чем искать причины особенностей биосистем? |