Современное понятие «биосфера» сложилось не сразу. Не вводя этот термин, Ламарк в своей работе «Гидрология» (1802) писал о влиянии живых организмов на геополитические процессы, происходящие на Земле: «Все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов». Агександр фон-Гумбольдт (1769—1853) исследовал понятие «жизненная среда» и в своем сочинении «Космос» аргументированно доказал существование взаимодействия живых организмов с теми земными пластами, в которых они обитают. Термин «биосфера» впервые ввел в обиход в 1875 г. австрийский палеонтолог Э. Зюсс. Он понимал биосферу как совокупность организмов, обитающих на поверхности Земли, при этом среда обитания предполагалась ограниченной во времени и пространстве. Более широкое толкование биосферы дал Владимир Иванович Вернадский (1864—1945). Биосфера, по Вернадскому, это «органи- 337 Раздел HI. Современные проблемы и концепции естествознания зованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью». «Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни». Вернадский говорит об «организованности» оболочки, что, несомненно, созвучно современной концепции самоорганизации. «Быть живым — значит быть организованным», —■ считал В.И. Вернадский. Жизнь в биосфере существовала всегда и везде, по мнению Вернадского. И этот его тезис находит современное подтверждение. Жизнь зафиксирована уже в первых водно-осадочных породах, возраст которых составляет около четырех миллиардов лет, то есть приближается к возрасту Земли. Для возникновения простейшего организма из неживой природы требуется неопределенно большой промежуток времени (если допустить такую возможность). Времени на такое преобразование, по современным данным, явно не хватает, поэтому можно считать, что жизнь на Земле существовала всегда, она геологически вечна. Размышляя о том, каким образом жизнь могла появиться на Земле, Вернадский рассматривает три возможности: «1) жизнь создалась на Земле при космических стадиях ее истории, не повторяющихся в позднейшие исторические эпохи; 2) жизнь была на Земле и в космические эпохи ее былого, она извечна; 3) жизнь, извечная во Вселенной, явилась новой на Земле, ее зародыши приносились в нее извне постоянно, но укрепились на Земле лишь тогда, когда на Земле оказались благоприятные для этого возможности». По существу эти естественно-научные гипотезы возникновения жизни сохранились по сей день, и несмотря на значительные успехи современной науки, проблема далека от своего решения. В пользу космического происхождения жизни на Земле можно рассматривать следующую убедительную гипотезу. В середине XIX века французский биолог Л. Пастер установил, что живое вещество состоит из хиральных структур( греч.спегг — рука). В неживом веществе молекул, осуществляющих вращение плоскости поляризации потока излучения вправо и влево, поровну. Живое вещество построено всегда с отклонением от этого баланса. Органические соединения обладают хиральной симметрией, то есть могут существовать в двух зеркально симметричных формах, как правая и левая руки. В соответствии с этим различают L-молекулы и D-молекулы (лат. dexter — правый, laevus — левый). D-молекулы поворачивают плоскость линейно поляризованного излучения вправо, L-молекулы- влево. Почти все природные белки состоят из молекул L-формы. По современным представлениям о происхождении жизни на Земле только при определенном типе зеркальной симметрии возможно выживание и воспроизводство органических молекул. Как и почему произошел эволюционный отбор молекул L-типа, по сей день не ясно. Вместе с тем в 20-е годы уходящего столетия было обнаружено , что цир- кулярно поляризованный свет губительно влияет на одну из форм молекул и не влияет на другую. Излучение , поляризованное с вращением вектора поляризации по часовой стрелке (если смотреть навстречу лучу), разрушает D- молекулы. Излучение с противоположным направлением поляризации разрушает только L-молекулы. Облучение молекул циркулярно поляризованным 338 4. Биосфера и человек светом, разрушившим D-молекулы, могло произойти на этапе возникновения жизни на Земле. Изучение процесса образования звезд из газопылевых туманностей показало, что циркулярную поляризацию излучение может получать в результате рассеяния слегка удлиненными частицами пыли, ориентированными вблизи звезды ее магнитным полем. По другой версии излучение от звезды вследствие рассеяния получает сначала линейную поляризацию, а при взаимодействии двух потоков линейно поляризованного излучения, идущих от различных областей газопылевого диска, возника- в.и. Вернадский ет циркулярная поляризация. Процесс эволюции биосферы сыграл определенную роль в становлении других геосфер Земли: атмосферы, гидросферы и литосферы. В статье «О геологических оболочках Земли как планеты» (1942) Вернадский приводит схему (рис. 3.26) геосфер Земли и выделяет биосферу. В последующие годы в некоторых пунктах эта схема была пересмотрена и уточнена, но понимание интересующей нас части — биосферы осталось без изменений. свокоднля АТМОСФЕРА Б И О С Ф В р А 3 В м 11 А Я К о р но +16 •10 •20 -.10 высота, *« ИОНОСФЕРА (amSWdolMKAt) Mtttt-fuftveatutbtu л/у СТРАТОСФЕРА (от 1В0 <)«/.* к«> гиз, частью иоиишроваттй ТРОПОСФЕРА (от IS да» км) дол тдяиые пары ОЕЛАСТЬ С НАЗЕМНОЙ ЖИЗНЬЮ (в-1,3 кн) .4 OiLlACTk \ ""* "*• ГИДРОСФЕРА - всемирный вкеаи С НАЗЕМНОЙ \ "~"~~-| ЖИЗНЬЮ \">А *V**«4 «I-IJk.4) \3£км | ^\J СТРАТИСФЕРА ^ рмиволъшия vty&uua &,$ кц} ' МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ( ГЕОСФЕРА 1 4 ГРАНИТНАЯ ОБОЛОЧКА ! ТИХИЙ ОКЕАН (шнбюьша* wSutw t$,lK«t Рис. 3.26. Положение биосферы по Вернадскому 339 Раздел III. Современные проблемы и концепции естествознания Вернадский в своем учении о биосфере изучал не жизнь с биологической точки зрения, а живое вещество как совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. В таком понимании биосфера представляется целостной системой живого вещества, соединяющего в своем развитии эволюцию живых организмов и человека с эволюцией Земли. Живое вещество, участвующее в планетарных процессах, Вернадский характеризовал химическим составом, весом, скоростью размножения, ростом и воздействием на окружающую природу. Исключительна роль живого вещества в создании атмосферы. Она практически всецело создается живым веществом и удерживается в неизмененном состоянии миллиарды лет. Наиболее активную роль в биосфере выполняет человечество, являющееся частью биосферы. С развитием науки и техники оно получает все большие возможности вмешательства в естественные процессы развития природы. За сравнительно короткий геологический период, прошедший после появления первых орудий труда, человечество до неузнаваемости изменило лик планеты. Вмешательство в биосферу стало особенно разрушительным в последнее столетие. В XX веке темп роста населения резко увеличился. Численность населения на нашей планете за последние сорок лет удвоилась и составляет уже более 6 млрд. человек. Очевидно, что с ростом населения влияние человечества на биосферу усилится и обострит те проблемы, которые уже существуют. Это, прежде всего, загрязнение атмосферы и изменение климата на нашей планете, истощение сырьевых и водных ресурсов, загрязнение окружающей среды, уничтожение лесов, истощение почв, рост генетической неполноценности человека. Вот лишь некоторые аспекты этих проблем. Колоссальный рост потребления энергии человечеством можно назвать энергетической наркоманией. Начиная с 1950 г., потребление энергии увеличилось более чем в 4 раза. Все производители энергии — тепловые электростанции (63%), гидроэлектростанции (20%) и атомные электростанции (17%) наносят огромный ущерб окружающей среде. Выбросы в атмосферу углекислого газа теплоэлектростанциями приводит к парниковому эффекту и потеплению климата, что в свою очередь грозит подъемом уровня мирового океана и затоплением огромных территорий. В связи с потеплением будут расширяться районы пустынь. Гидроэлектростанции ухудшают экологическую обстановку в реках, теряются пойменные земли. После Чернобыльской катастрофы, принесшей огромный экологический кризис, все очевиднее становится опасность, таящаяся в ядерной энергетике. Говоря о последствиях ядерных катастроф, — их масштабы трудно переоценить, отметим, что только захоронение радиоактивных отходов составляет проблему огромной сложности. От загрязнения почв, воды, атмосферы страдают легкие планеты — лес. Площадь лесов ежегодно уменьшается на 1-2%. Леса уничтожаются болезнями, лесными пожарами, вырубками. Особенно быстро уменьшается площадь тропических лесов, в которых сосредоточено около 60% существующих на Земле видов растений и животных. Истощается плодородие почв, что связано с несовершенством технологии их обработки. 340 4. Биосфера и человек Не будем продолжать. Каждому здравомыслящему человеку понятна грозящая человечеству катастрофа, но человечество в целом пока не в состоянии переломить губительные тенденции, порожденные им самим. Взглянем на эту ситуацию с позиции теории самоорганизации. Биосфера является открытой, диссипативной и нелинейной системой. Открытость биосферы лежит в основе ее функционирования. Биосфера по определению непрерывно обменивается энергией и веществом на всех уровнях. Все живые организмы являются объектами питания других организмов. Создаются пищевые цепи, в которые вовлечена, в частности, через процесс фотосинтеза и энергия Солнца. Продукты выделения животных и их остатки участвуют в геологических и биохимических процессах. Совершенно ясно, что энергия и материя находятся в биосфере в процессе непрерывного движения, то есть биосфера является динамической средой, находящейся в период между катастрофами в состоянии динамического равновесия. Биосфера рассеивает поступающую и вырабатываемую энергию, то есть является диссипативной системой. Происходящие в настоящее время негативные процессы, обусловленные деятельностью человека, выводят биосферу из состояния равновесия или, другими словами, переводят ее в нелинейный режим функционирования. Приближается точка бифуркации, предполагающая развитие ситуации по нескольким возможным направлениям. По какому из этих направлений пойдет дальнейшее развитие? Человечеству осталось немного времени, чтобы либо найти и реализовать стратегию выживания, либо погибнуть. Представляется, что только осознание моральной ответственности за свои деяния может помочь человечеству выйти из кризисной ситуации с достоинством и сохранить разумную жизнь на Земле. Предстоящая эпоха вслед за эпохой науки должна стать эпохой морали. Альтернативой является гибель человечества. Вернадский понимал неизбежность перехода биосферы в качественно новое состояние. Это новое состояние он назвал ноосферой. Ноосфера в прямом переводе означает «сфера разума». По Вернадскому ноосфера — это биосфера, преобразованная трудом человека и его мыслью. Вернадский строил оптимистические прогнозы перехода биосферы в ноосферу и выделил для этого необходимые предпосылки. Важнейшими среди них Вернадский считал единство человечества, обеспечиваемое обменом информации, реальное равенство людей на планете, поднятие уровня жизни человека как средство обеспечения этого равенства, исключение войн из жизни общества. Концепция ноосферы, носящая моральный характер, сегодня вновь широко обсуждается.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Человек как часть биосферы» з дисципліни «Історія науки»
