Открытие біосфери

Открытие биосферы

В.Ф.Попов, О. Н. Толстихин.

Биосфера — жива оболонка землі. Автором терміна «біосфера «є французький натураліст Жан Батіст Ламарк, який ужив їх у 1803 р. у праці по гідрогеології Франції для позначення сукупності організмів, які живуть земній кулі. Потім термін забули. У 1875 р. його «воскресив «професор Віденського університету геолог Едуард Зюсс (1831 — 1914) у роботі про будову Альп. Він увів у науку уявлення про біосфері як особливої оболонці земної кори, охопленій життям. У цьому загальному сенсі вперше у 1914 р. використав цей термін і У. І. Вернадський у статті історію рубідію в земної корі. Проте, вчення У. І. Вернадського про біосфері були ще попереду. Його книга «Біосфера », перекладена потім французькою і англійська мови, вийшла 1926 р. Статті з цій тематиці він публікував на все життя. Вивчення геохимической ролі живого речовини У. І. Вернадський вважав своєї основній науковій завданням. Але його головні думку про біосфері, глибина і значення його ідей тільки тепер починають усвідомлюватись суспільством. На жаль, як зарубіжні, і вітчизняні дослідники раніше мало спиралися на праці У. І. Вернадського, частина у тому числі уперше вийшла друком аж наприкінці 70-х рр. Ідеям У. І. Вернадського належить відігравати ключову роль формуванні світогляду сучасної людини, у сенсі їм свого місця у природі й відповідальності за майбутнє біосфери, у формуванні нової екологічної моралі.

Естественно, що у своїх побудовах У. І. Вернадський спирався на емпіричні дані свого часу, які в чому застаріли з позицій сучасності. Але головні його думки про унікальної ролі «живого речовини », яке нерозривно пов’язані з оточуючої матерією і космічним простором, вчення про біосфері як що розвивається і самоорганізуючої системі, ще протягом тривалого часу служити науці. Багато порушені їм проблеми залишаються досі невирішеними чи спірними: виникнення життя, ноосфера та інші. Їх актуальність в наші дні свідчить про могутність і геніальності теоретичних узагальнень У. І. Вернадського, який передусім випередив свій час.

Взглянем на форумі нашу планету очима У. І. Вернадського. Він підкреслював, що ні будував ніяких гіпотез, а намагався описати картину планетної процесу з урахуванням емпіричних узагальнень. «Основні фізичні і хімічні властивості нашої планети змінюються закономірно залежно від своїх видалення від центру. У концентричних відтинках вони ідентичні, може бути встановлено дослідженням «(У. І. Вернадський, 1926). Можливо виділити великі концентричні області й дробные всередині них, звані земними оболонками, чи геосферами. Можна припускати, що у глибоких областях Землі є досить стійкі равновесные системи: ядро і мантія, а з них — земна кора.

Вещество ядра, мантії і земної кори, мабуть, відокремлена друг від одного й якщо переходить з області до іншої, тут ми дуже повільно.

Можно чи відкрити біосферу? Якщо з визначенням В.І., що:

" Біосфера — це середовище нашому житті, це те «природа «яка нас оточує, та «природа «яку говоримо в мовою », якщо врахувати, що «Людина — передусім — своїм диханням, проявом всіх своїх можливостей, нерозривно пов’язаний із цією «природою », хоча вона жила в місті чи відокремленому будиночку », питання про можливість відкриття біосфери звучить суто риторично.

И все-таки відкриття біосфери відбулося. Відбулося оскільки поняття Біосфери і її синоніма Лику Землі, запроваджені австpийским геологом Э. Зюссом, виявилися " … докорінно змінені ходом дослідження… ". Тому що на результаті цих досліджень стало " …ясно, що Лик Землі не є наслідком «випадкових явищ », а відповідає певної різко обмеженою геологічної земної оболонці - біосфері. Однією із багатьох інших, оболонок, мають певну структуру, властиву земних планет. «Цю структуру зручно називати організованістю характером що у ній геологічних процесів ». І далі уточнюється: «Живі організми є функцією біосфери і як найтісніше матеріально, і енергетично із нею пов’язані, є величезної геологічної силою, її визначальною ». Відповідно, «…сукупність всіх живих організмів, в момент існуючих «визначено В. И. Вернадским як живе речовина, «чисельно виражене в елементарному хімічний склад вазі і «.

Здесь, у тому визначенні місця та значення живого речовини в геологічних процесах, у геологічній історії землі й полягає формула відкриття біосфери, манлива у себе безліч наслідків, які у той самий мері є відкриттями і орієнтирами нових наукових напрямів.

Приведем п’ять постулатів В.І.Вернадського, які стосуються функції біосфери.

Постулат перший: «З початку біосфери життя, у ній яка входить, повинна бути вже складним тілом, а чи не однорідним речовиною, оскільки пов’язані з життям її біогеохімічні функції розмаїттям і труднощі неможливо знайти долею якоїсь однієї форми життя ». Сенс сказаного однозначний: первісна біосфера відпочатку була представлена багатим функціональним розмаїттям.

Постулат другий: «Організми виявляються непоодинока, а масовому ефект… ». І далі: «Перше поява життя… повинно бути над вигляді появи одного якогось виду організмів, які сукупності, відповідає геохимической функції життя. Мали відразу з’явитися біоценози » .

Третий постулат: «Загалом моноліті життя, хоч як мене змінювалися його складові, їх хімічні функції було неможливо бути порушені морфологічним зміною ». Сенс наведених постулатів такий: первинна біосфера було представлено «сукупностями «організмів типу біоценозів, які були головною «діючої силою «геохімічних перетворень, а морфологічні зміни компонентів цих «сукупностей «не відбивалися з їхньої «хімічних функціях » .

Постулат четвертий: «Живі організми… своїм диханням, своїм харчуванням, своїм метаболізмом… безупинної зміною поколінь… породжують одна з найкрупніших планетних явищ… міграцію хімічних елементів в біосфері «, тому «протягом усього минулих мільйонів років бачимо освіту тієї ж мінералів, в усі часи йшли самі цикли хімічних елементів, які ми бачимо і він » .

И п’ятий постулат: «Усі без винятку функції живого речовини в біосфері можуть бути виконані найпростішими одноклеточными організмами » .

Какие саме «геохімічні функції «мав на оці Вернадський? Він визначив їх такими термінами: газова, киснева, окислювальна, кальцієва, восстановительная, концентрационная, руйнація органічних сполук, восстановительное розкладання, метаболізм і крижаний подих. Функцій цих було досить, щоб «колишня біосфера «зіграла свою визначальну роль становленні оболонок Землі - атмосфери, гідросфери, літосфери і геосферы. Сучасна наука про біосфері самі функції класифікує за п’ятьма категоріями: енергетична, концентрационная, деструктивна, средообразующая, транспортна.

Естественно виникає запитання, якою ж механізм функціонував і продовжує забезпечувати здатність біосфери виконувати геологічні. в тому числі екологічні функції?

В класичних напрямах сучасної геологічної науки рушійними силами розвитку Землі як планети покладаються її внутрішні процеси, що призводять, в остаточному підсумку, до тих або іншим суб'єктам деформаціям його поверхні, до боротьби ендогенних (внутрішніх) і екзогенних (зовнішніх) сил. У разі геологи сходять до визнання ролі накопичення органіки для формування деяких видів осадових порід, наприклад каустобиолитов, органогенных вапняків та його метаморфических похідних. Тим часом біосфера приймає лише переробляє основну частину припливу до поверхні Землі космічної, переважно — сонячної енергії. Спробуємо зіставити кілька цифр.

Биологическая продуктивність біосфери, всього живого речовини Землі становить 1,7*1015 МДж/год. За абсолютною своєму значенням вона можна порівняти, у межах порядку величин, з цими глобальними геологічними процесами, як енергія приливно-отливных течій 2,3*1015 MДж/год, енергія руху повітряних мас атмосфери — 1,3*1015 МДж/год й розмір теплового потоку у надрах Землі, рівна 1,3*1015 МДж/год; значно вище енергії землетрусів Землі та на два порядку вище енергії річкового стоку — та вулканічних вивержень.

Сопоставляя наведені цифри, необхідно пам’ятати, що значення біологічної продуктивності відповідає енергії, накопиченої у своїй сухого речовини. Проте ж добре відомо, що накопичення який то маси органічного речовини, вимагає поглинання сонячної енергії на два порядки вищі. Отже, реальне поглинання сонячної енергії біосферою Землі за своїми масштабами перевищує не менше, ніж порядок кожній із глобальних геологічних процесів, формують Лик Землі.

Часть сонячної енергії поглинута біосферою і вдруге вивільнювана при подиху, випаровуванні і обміні речовин всіх живих організмів, фактично витрачається хід :

процессов стабілізації складу атмосфери та головних водних мас,.

биогеохимической міграції атомів,.

биогеохимической переробки гірських порід приповерхностной частини Земний кори,.

почвообразовательных процесів,.

формирования термовлажностного режиму приземного шару тропосфери.

Однако енергія розвитку живого речовини, биогенная енергія, не є щось постійне. Будь-яка біологічна чи биокосная система, перебуваючи «стійкою неравновесности », тобто. рухомого динамічного рівноваги із навколишньою її середовищем, і еволюційно розвиваючись, збільшує свою вплив на середу. Ці позиції закріплені у двох біогеохімічних принципах В.І.Вернадського:

Геохимическая биогенная енергія до біосфері до максимальному прояву (перший биогеохимический принцип) і.

При еволюції видів виживають ті організми, які своєю життям збільшують биогенную геохімічну енергію (другий биогеохимический принцип).

Все сказане робить необхідним уточнити «що є біосфера, який її склад? «і знову звертаємося до трудам В.І.Вернадського [2.1, c.58−60] «…Речовина її (біосфери, авт.) складається з семи глибоко різнорідних частин, геологічно не випадкових.

Во перших — з сукупності живих організмів, живого речовини, розсіяного в міріадах особин, безупинно вмираючих і новозароджуваних, які мають колосальної дієвою енергією (біогеохімічної енергією) і є могутній геологічної силою, ніде планети большє нє існуючої, що з іншим речовиною біосфери лише биогенной міграцією атомів. Концентрація живим речовиною певних хімічних елементів в біосфері є, очевидно — біогенний — геологічний процес " .

" У других ми маємо справу з речовиною, створюваним і перерабатываемым життям, тобто. живими організмами, з біогенним речовиною, джерелом надзвичайно потужної потенційної енергії (кам'яне вугілля, бітуми, вапняки, нафта і природний т.д.) " .

" У третіх, маємо речовина, утворене процесами, у яких живе речовина не бере участь: відстале речовина, із яких лише газоподібне і рідке (і дисперсное тверде) є лежить на поверхні біосфери носіями вільної енергії «.

" Четверта частина речовини — це биокосное речовина, що створюється одночасно живими організмами і відсталими процесами, представляючи динамічні равновесные системи тих і інших. Такі вся океанічна і майже вся інша вода біосфери, нафту, грунт, кора вивітрювання тощо. «У цих складних биокосных «організованих масах «різко проявляється «геохимическая енергія живого речовини — биогеохимическая енергія » .

" У п’ятих — речовина, що у радіоактивному розпаді у вигляді небагатьох щодо міцних радіоактивних елементів. «.

" …шостий формою речовини, розсіяними атомами, які безупинно створюються з кожного роду земного речовини під впливом космічних випромінювань… «перейнято все речовина біосфери » .

Наконец сьомим типом речовини є речовина космічного походження, яке надходить на поверхні Землі з космосу. «.

И так, відомі склад речовини біосфери й у певної міри співвідношення окремих компонентів її речовини і основне джерело енергії його розвитку та перетворення. Які її межі? По В. И. Вернадскому «Межі біосфери обумовлені, передусім, полем існування життя ». Які ж самі критерії його існування, зокрема у межах земних надр?

" Неминуче існує нижню межу біосфери у сфері, у якій в умовах температури, хімічної активності й фізичного стану речовини явища життя відбутися що неспроможні «Це викликається трьома чинниками, що з’являються у цьому, що відбувається:

1) підвищення у напрямку до центру планети, геотермическая щабель… «.

2) перехід води в газоподібне стан і.

3) зникнення трьох фізичних станів хімічних сполук (твердого, рідкого і газоподібного, авт.) і заміна їх єдиним глубинно-планетным станом матерії «.

При цьому неодноразово підкреслюється, що «Стратисфера — оболонка осадових порід — значною мірою явно биогенного походження і залишається дуже часто, то, можливо завжди, у верхній своєї частини вчених у області підземного живого речовини (частиною у вигляді латентної життя) тобто. в біосфері «. У якій то мері сказане стосується й метаморфическим породам і до интрузивам, якими перероблені осадові освіти або які тектонічними процесами в біосферу. Повністю до біосфері належить і і тропосфера і частина стратосфери.

Однако за всієї цієї великої потужності біосфери і його проникнення суміжні оболонки земної кори, освіту живого речовини і реалізація його енергетичного потенціалу ввозяться тонкому шарі лежить на поверхні континентів і океану.

На земної поверхні живе речовина зосереджене у області геохор " …в вигляді тонкого шару (іноді В.І. звертається до нього плівкою життя) рухомого і мінливого, величезна геологічна роль якого починає виявлятися, і геологами, на жаль мало враховується ". Останнє зауваження В.І. правомірно й по цю пору. Треба пояснити і в незвичний для нас, але звичайний для сибірських географів термін «Геохора »: він застосований В.І. відповідно до грецьким початком geo — Земля і hora — простір, місце, як пояс ландшафтів, замість поняття ландшафт. Надалі цей термін був широко використаний вчені Інституту географії ЗІ РАН.

Нельзя не відзначити, що плідні ідеї В.І., що стосуються ступеня впливу живого речовини на земну кору, знайшли і у ландшафтоведов, визначальних потужність ландшафтної сфери по крайнього заходу щонайменше потужності осадової оболонки Землі. Хоча є й інші погляду, і не, вивчаючи ландшафти, доцільно досягати подібних глибин.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.