Понятие биосферы, концепции биосферы

Биосфера (от греч. bios – «жизнь», sphaira – «шар») – одна из оболочек (сфер) Земли, состав и энергетика которой в существенных своих чертах определены работой живого вещества. Термин, введенный Э. Зюссом(1875), в результате работ В. И. Вернадского стал обозначать всю ту наружную область планеты Земля, в которой не только существует жизнь, но которая в той или иной степени видоизменена или сформирована жизнью. Биосфера включает в себя тропосферу, гидросферу, литосферу. С точки зрения иерархии уровней организации живой материи и системного подхода биосфера – совокупность всех экосистем (биогеоценозов). Все экологические ниши, пригодные для жизни, заняты биосферой, возникшей одновременно с появлением жизни на Земле (около 4 млрд лет назад) в виде примитивных протобиоценозов в первичном Мировом океане. Около 450 млн лет назад живые организмы стали заселять сушу, где их эволюция ускорилась, и в результате соотношение числа видов животных и растений в Мировом океане и на суше составляет примерно 1: 5. Основными факторами эволюции биосферы являются: абиотические (геологические, космические), биотические (изменчивость, т. е. мутации, наследственность, борьба за существование, естественный отбор), а также антропогенные, благодаря которым биосфера постепенно обретает черты ноосферы.

Под ноосферой понимается сфера взаимодействия природы и общества, в которой человеческий разум при посредстве технически оснащенной деятельности становится определяющим фактором развития. К появлению учения о ноосфере привело развитие естествознания Нового времени. Ж. Бюффон(1707–1778) обосновал геологическое значение человека. Д. Д. Дана (1813–1895) и Д. Ле-Конт (1823–1901) выявили эмпирическое обобщение, которое показывает, что эволюция живого вещества идет в определенном направлении, названном процессом цефализации. В 1922–1923 гг. В. И. Вернадский, читая лекции в Париже, выдвинул тезис о биогеохимических явлениях как основе биосферы. В 1927 г. французский математик и философ Е. Ле-руа ввел понятие ноосферы как современной стадии, геологически переживаемой биосферой.

Подчеркнем: ноосфера – это некоторое вполне определенное состояние биосферы, в котором человечество играет роль управляющей подсистемы, реализующей программу (стратегию) обеспечения дальнейшего развития общества в условиях дальнейшего развития биосферы.

Формирование ноосферы согласно В. И. Вернад-скомуопределяется следующими условиями и предпосылками.

1. Человечество стало единым целым. Ход мировой истории охватил весь земной шар, включив в единый процесс различные культурные области, некогда существовавшие изолированно.

2. Преобразование средств связи и обмена сделало регулярным и систематическим обмен веществом, энергией и информацией между различными элементами ноосферы.

3. Овладение новыми источниками энергии дало человеку возможность коренного преобразования окружающей среды.

4. Растет благосостояние народных масс, трудом и разумом которых создается ноосфера.

5. Осознаны равенство всех людей и важность исключения войн из жизни общества.

В. И. Вернадский считал, что такое состояние биосферы обязательно наступит.

СТРУКТУРА ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ

Биосфера представляет собой многокомпонентную иерархическую систему. Различные компоненты системы связаны между собой разными категориями связи. Имеется постоянный источник энергии – излучение Солнца. Прогрессирующая буферность биосферы, обусловленная ее многокомпонентностью, обеспечивает стабильность вновь возникающих систем. Ведь в итоге отбора сохраняются стабильные системы. Наследственная изменчивость, изменение условий жизни в итоге жизнедеятельности, а также в результате абиогенных причин открывают неограниченные возможности прогрессивной эволюции. Лишь в ветви, ведущей к человеку, тенденция развиваться вне конкуренции и без контролирующей роли естественного отбора нашла свое достаточно полное выражение. Закономерности эволюции биосферы обусловлены тремя факторами: своеобразием отношения биосферы к среде, взаимодействием живого и неживого в пределах биосферы, особенностями взаимных отношений между организмами.

Жизнь возникла на основе круговорота органического вещества, обусловленного взаимодействием процессов его синтеза и деструкции. В ходе очередной дифференциации из круговорота органического вещества выделился биотический круговорот, в котором основную роль стали играть организмы. Так возникла биосфера. Сначала биосфера функционировала путем взаимодействия одноклеточных синтетиков и деструкторов между собой и с абиотическими факторами. Затем в итоге новой дифференциации появились многоклеточные организмы.

При размножении и захвате поверхности планеты живое вещество как бы растекается по ней, заселяя тем большую территорию, чем меньше оно встречает препятствий. Движет эволюцию противоречие между безграничной способностью к размножению и ограниченностью материальных ресурсов. Противоречие разрешается путем овладения новыми источниками вещества и энергии, а следовательно, и новой информацией. Изменчивость живого – предпосылка, а отбор – способ закрепления и совершенствования организации.

Биосфера не только сфера жизни. Это видно из состава вещества биосферы, состоящего из глубоко разнородных, геологически не случайных частей. Во всякой экосистеме можно выделить следующие компоненты:

– неорганические вещества – углерод, азот, углекислый газ, вода и т. д.;

– органические соединения – белки, углеводы, ли-пиды, гуминовые вещества и т. д.;

– факторы, связывающие биотическую и абиотическую части экосистемы – климатический режим, температура и другие физические факторы;

– продуценты – автотрофные организмы, главным образом зеленые растения, которые способны создавать пищу из простых неорганических веществ;

– консументы – гетеротрофные организмы, главным образом животные, которые поедают другие организмы или частицы органического вещества;

– редуценты (деструкторы, декомпозиторы): гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы, которые расщепляют сложные соединения до простых, пригодных для использования продуцентами.

Первые три группы – неживые компоненты, а остальные составляют живую биомассу. Расположение трех последних компонентов относительно потока поступающей энергии представляет собой структуру экосистемы. Развертывание видимой нами структуры биосферы происходило в процессе эволюции живого в тесной связи со средой.