Учение В. И. Вернадского о биосфере

Впервые понятие «биосфера» (от греч. bios — жизнь и sphaira — шар) введено в биологию французским натуралистом Жаном Батистом Ла­марком в Париже в начале XIX столетия. В геологию - австрийским ученым Э. Зюссом в конце XIX века. Заслуга в разработке стройного, целостного учения о биосфере как «области жизни» принадлежит академику В. И. Вернадскому. Он назвал биосферой оболочку Земли, в формировании которой живые организмы играли и играют основную роль. Он выделил в ней три главных компонента: живые организмы (вся их совокупность - живое вещество); минеральные вещества (косное), включенные живым веществом в биогенный круговорот, продукты деятельности живого вещества (биогенное вещество), времен­но не участвующие в биогенном круговороте веществ.

«Жизнь захватывает значительную часть ато­мов, составляющих материю земной поверхно­сти, — писал В.И. Вернадский. — Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интен­сивном движении. Из них все время созда­ются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет, от древнейших археозойских эр до нашего времени. На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

Вернадский понимал под биосферой все части земной коры, кото­рые подвергались в течение геологической ис­тории влиянию организмов. Многие же иссле­дователи, особенно за рубежом, вкладывают в это понятие несколько иной смысл, сужая пред­ставление о биосфере и рассматривай ее лишь как ту часть поверхности Земли, которая нахо­дится под влиянием деятельности живых орга­низмов в настоящее время. Однако это невер­ная точка зрения, поскольку состав, структура и энергетика современной биосферы в сущест­венных чертах обусловлены не только настоя­щей, но и прошлой деятельностью живых орга­низмов.

Современная биосфера представляет собой сложную систему, состоящую из многих ком­понентов, которые включают всю живую и не­живую природу. Она охваты­вает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, взаимосвязанные биогеохи­мическими циклами миграции веществ и энер­гии.

Таким образом, биосфера (область рас­пространения живого вещества на Земле) представляет собой глобальный биотоп, насе­ленный всеми живыми существами, в том числе и человеком, которые проживают на планете Земля.

В основу учения Вернадского о биосфере положено представление о планетарной геохи­мической роли живого вещества в образовании биосферы как продукта длительного превраще­ния веществ и энергии в ходе геологического развития Земли. В пределах биосферы везде встречается либо само живое вещество, либо следы его деятельности: газы атмосферы; при­родная вода; запасы нефти, угля, известняка; глины; сланцы; граниты и др.

По Вернадскому, живое вещество — это совокупность существующих (или существо­вавших в определенный отрезок времени) живых организмов, являющихся мощным ге­ологическим фактором. В отличие от живых существ, изучаемых биологией на всех уровнях их организации, живое вещество как биогеохи­мический фактор в понимании Вернадского ха­рактеризуется элементарным химическим_составом, массой и энергией. Оно трансфор­мирует солнечную_энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот. Через живое вещество многократно прошли атомы почти всех химических элементов. В ко­нечном итоге живое вещество определило состав aтмoсфeры, гидpocфepы, пoчв и, в зна­чительной степени, осадочных пород нашей планеты. «Прекращение жизни, - писал Вернад­ский, - было бы неизбежно связано с прекра­щением химических изменений если не всей земной коры, то, во всяком случае, ее поверх­ности — лика Земли, биосферы».

Вернадский указывал, что живое вещество аккумулирует энергию космоса, трансформирует ее в энергию земных процессов (механическую, тепловую, электрическую, химиче­скую, и пр.) и в непрерывном обмене веществ с косной материей планеты обеспечивает образо­вание нового живого вещества, которое, не только замещает отмирающие его массы, но и привносит новые качества, определяя процесс эволюции органического мира.

Таким образом, живое вещество биосферы химически и геологически является чрезвычайно активным. При его участии образуются органи­ческие осадочные породы - биогенные ве­щества биосферы, а также биокосные веще­ства — почти вся вода биосферы, почва, кора выветривания и т. д. Вместе с тем живое веще­ство контролирует все основные химические превращения в биосфере.

Различают пять ос­новных функций живого вещества на нашей планете.

- Энергетическаяя функция заключается в осуществлении связи биосферных планетарных явлений с космическим излучением, преиму­щественно с солнечной радиацией. В основе этой функции лежит фотосинтетическая деятельность зеленых растений, в процессе кото­рой происходит аккумуляция солнечной энергии и ее перераспределение между отдельными компонентами биосферы. За счет накопленной солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.

- Газовая функция обусловливает мигра­цию газов и их превращение, обеспечивает газовый состав биосферы. Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное проис­хождение. В процессе функционирования живо­го вещества появляются основные газы: кисло­род, азот, углекислый газ, сероводород, метан и др.

- Концентрационнаяя функция проявля­ется в извлечении и накоплении живыми ор­ганизмами биогенных элементов окружающей среды. Состав живого вещества существенно отличается от состава косного вещества плане­ты. В нем преобладают легкие атомы водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, магния, алюминия, кремния, серы, хлора, калия, каль­ция. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде. Этим объясняется неоднород­ность химического состава биосферы.

- Окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении в основном веществ, содержащих атомы с переменной степенью окисления (соединения железа, марганца и др.). В результате происходит превращение большинства химических со­единений. При этом на поверхности Земли преобладают биогенные процессы окисления и восстановления.

- Деструкционная функция обусловли­вает процессы, связанные с разложением организмов после их смерти, вследствие которой происходит минерализация органического ве­щества, т. е. превращение живого вещества в косное. В результате образуются также биогенное и биокосное вещества биосферы.