От биосферы к ноосфере

распространение получил принцип, провозглашенный известным флорентийским

врачом и натуралистом Ф. Реди, что все живое возникает из живого.

Утверждению этого принципа содействовали исследования знаменитого

английского физиолога Вильяма Гарвея (1578 – 1657), который считал, что

всякое животное происходит из яйца, хотя он и допускал возможность

возникновения жизни абиогенным путем.

В дальнейшем, по мере проникновения физико-химических методов в

биологические исследования снова и все настойчивее стали выдвигаться

гипотезы об абиогенном происхождении жизни. Он перенес возникновение жизни

за пределы Земли, а также допускал возможность ее появлении в биосфере при

определенных условиях. Он писал: “Принцип Реди не указывает на

невозможность абиогенеза вне биосферы или при установлении наличия в

биосфере (теперь или раньше) физико-химических явлений, не принятых при

научном определении этой формы организованности земной оболочки.”

Несмотря на некоторые противоречия, учение Вернадского о биосфере

представляет собой новый крупный шаг в понимании не только живой природы,

но и ее неразрывной связи с исторической деятельностью человечества.

Биогенная миграция химических элементов и биогеохимические принципы

По Вернадскому, работа живого вещества в биосфере может проявляться в

двух основных формах:

. химической (биохимической) – I род геологической деятельности;

. механической – II род такой деятельности.

Геологическая деятельность I рода – построение тела организмов и

переваривание пищи, – конечно, является более значительной. Классическим

стало функциональное определение жизни, данное Фридрихом Энгельсом: “жизнь

есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого

является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем

с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь”.

Сейчас появилась возможность вычислить скорость этого обмена. Так, в

пшенице, например, полная смена атомов происходит для фосфора за 15 суток,

а для кальция – в 10 раз быстрее: за 1,5 суток! Собственно говоря,

постоянный обмен веществ между живым организмом и внешней средой и

обусловливает проявление большинства функций живого вещества в биосфере. По

подсчетам биолога П.Б. Гофмана-Кадошникова, в течение жизни человека через

его тело проходит 75 т воды, 17 т углеродов, 2,5 т белков, 1,3 т жиров.

Между тем по геохимическому эффекту своей физиологической деятельности

человек отнюдь не самый важный вид разнородного живого вещества биосферы.

Геохимический эффект физиологической деятельности организмов обратно

пропорционален их размерам, и наиболее значимой оказывается деятельность

прокариотов – бактерий и цианобактерий.

Большое значение имеет также количество пропускаемого через организм

вещества. В этом отношении максимальный геохимический эффект на суше имеют

грунтоеды, а в океане – илоеды и фильтраторы. Еще Чарлз Дарвин подсчитал,

что слой экскрементов, выделяемых дождевыми червями на плодородных почвах

Англии, составляет около 5 мм в год! Таким образом, почвенный пласт

мощностью в 1 м дождевые черви полностью пропускют через свой кишечник за

200 лет. В океане с дождевыми червями по “пропускной способности” могут

конкурировать их близкие родственники, представители того же типа кольчатых

червей – полихеты, а также ракообразные. Достаточно 40 экземпляров полихет

на 1 м2, чтобы поверхностный слой донных осадков мощностью в 20 – 30 см

ежегодно проходил через их кишечник. Субстрат при этом существенно

обогащается кальцием, железом, магнием, калием и фосфором по сравнению с

исходными илами.

Копролиты (ископаемые остатки экскрементов) известны в геологических

отложениях, начиная с ордовика, однако бесспорно, что большинство их при

геологических описаниях не учитывается. Происходит это из-за слабой

изученности вопроса и из-за отсутствия диагностических признаков для

определения копролитов.

Между тем в донных отложенияк современных водоемов фекальные комочки

беспозвоночных распространены очень широко и нередко являются основной

частью осадка. В южной Атлантике, например, илы почти нацело слагаются

фекалиями планктонных ракообразных, а по берегам Северного моря донные

осадки, образованные фекалиями мидий, имеют мощность до 8 м.

Биогенная миграция атомов II рода – механическая – отчетливо проявляется

в наземных экосистемах с хорошо развитым почвенным покровом, позволяющим

животным создавать глубокие укрытия (гнездовые камеры термитов, например,

расположены на глубине 2 – 4 м от поверхности). Благодаря выбросам

землероев, в верхние слои почвы попадают первичные невыветрившиеся

минералы, которые, разлагаясь, вовлекаются в биологический круговорот.

Недаром известный геолог Г.Ф.Мирчинк (1889 – 1942) называл сурка-тарбагана

“лучшим геологом Забайкалья” – его норы окружены “коллекциями” горных

пород, добытых с глубины нескольких метров!

К биогенной миграции II рода можно отнести и перемещение самого живого

вещества. Сюда относятся сезонные перелеты птиц, перемещения животных в

поисках корма, массовые миграции животных. Естественно, что все эти

разнообразные формы движения живого вызывают и транспортировку небиогенного

вещества.

Вернадский, как мы видели, подразделял процессы, осуществляемые в

биосфере живым веществом, по характеру самих процессов. Несколько иначе

подошел к этому вопросу современник Владимира Ивановича Н.А.Андрусов.

“Химическая деятельность организма вообще, имеющая геологическое значение

,– писал Андрусов,– может быть сведена к двум категориям: во-первых, к

образованию на наружной поверхности или внутри твердых выделений, способных

сохраняться; во-вторых, к образованию жидких и газообразных выделений,

способных вступать в различные химические реакции с окружающим

неорганическим миром”. По существу, эту же мысль развивала на современном

материале микробиолог Т.В. Аристовская. Она указала, что миграция атомов

химических элементов может быть как прямым, так и косвенным результатом

жизнедеятельности организмов (в первую очередь бактерий). В таблице

совмещены классификационные подходы Вернадского (горизонтальные ряды) и

Андрусова – Аристовской (вертикальные столбцы). Для понимания той работы,

которую совершает живое вещество в биосфере, очень важными являются три

основных положения, которые Владимир Иванович называл “биогеохимическими

принципами”.

. I принцип: ”Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере

всегда стремится к максимальному своему проявлению”.

. II принцип: “Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая

к созданию форм жизни устойчивых в биосфере, идет в направлении,

увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы” (или в другой

формулировке: “При эволюции видов выживают те организмы, которые своею

жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию”).

. III принцип: “В течение всего геологического времени, с криптозоя,

заселение планеты должно было быть максимально возможное для всего

живого вещества, которое тогда существовало”.

Для Вернадского I биогеохимический принцип был тесно связан со

способностью живого вещества неограниченно размножаться в оптимальных

условиях. “Вихрь атомов”, который представляет собой жизнь, по определению

Жоржа Кювье, стремится к безграничной экспансии. Следствием этого и

является максимальное проявление биогенной миграции атомов в биосфере.

II биогеохимический принцип, по существу, затрагивает кардинальную

проблему современной биологической теории – вопрос о направленности

эволюции организмов. По мысли Вернадского, преимущества в ходе эволюции

получают те организмы, которые приобрели способность усваивать новые формы

энергии или “научились” полнее использовать химическую энергию, запасенную

в других организмах. В ходе биологической эволюции, таким образом,

увеличивается “КПД” биосферы в целом. Чисто математически это показал

В.В.Алексеев, который на основе расчетов пришел к следующим выводам:

“Эволюция должна идти в направлении увеличения скорости обмена веществом в

системе”. И далее: “Становится понятным, почему образовались ферменты, роль

которых заключается в резком увеличении скоростей реакций, идущих при

обычных условиях исключительно медленно”.

II биохимический принцип Вернадского получает подтверждения на самом

разнообразном эмпирическом материале. Так, в 1956 году почвовед В.Л.Ковда

изложил результаты химического исследования более 1300 образцов золы

современных высших растений. На этом обширнейшем фактическом материале

автор пришел к выводу, что (за несколькими исключениями) зольность растений

возрастает от представителей древних таксонов к более молодым. Эта

закономерность – одно из частных проявлений II биогеохимического принципа.

Вообще же его проявления в биосфере очень многообразны и довольно

неожиданны. Возьмем другой пример из области ботаники.

Магаданский ботаник А.П. Хохряков недавно установил своеобразную

направленность эволюции высших растений – интенсификацию смен органов в

ходе индивидуального развития организма. “Так, по мнению Хохрякова, у

древних древовидных плаунов – лепидодендронов – смене была подвержена

только часть листьев. У более продвинутых в эволюционном отношении растений

– папоротникообразных – опадают также только листья, но у них в единицу

времени по отношению к массе всего тела сменяется большая часть, чем у

лепидодендронов. У наиболее примитивных голосеменных – саговников – сменам

также подвержены только листья, да и то за исключением оснований. У хвойных

периодически сменяются ветви и кора. Наконец, на примере цветковых мы

наиболее четко видим переход от многолетних форм (деревья и кустарники) к

однолетним (травы). Этот же переход наблюдается и у других таксонов высших

растений: среди древних хвощей и плаунов господствовали древовидные формы,

а современные нам овощи и плауны – травы; среди папоротников в

геологическом прошлом было много древовидных, а сейчас древовидные

папоротники вымирают. Такая интенсификация смен, естественно, приводит к

усилению биогенной миграции атомов в биосфере. И здесь “работает” II

принцип...

III биогеохимический принцип также связан со “всюдностью” или

“давлением” жизни. Этот фактор обеспечивает безостановочный захват живым

веществом любой территории, где возможно нормальное функционирование живых

организмов.

Биосфера и человек. Ноосфера

Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждает, что

наблюдается переход биосферы в новое состояние – в ноосферу под действием

новой геологической силы, научной мысли человечества. Однако в трудах

Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности

материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он

писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в других в

настоящем (мы входим в нее), а иногда связывал формирование ноосферы с

появлением человека разумного или с возникновением промышленного

производства. Надо заметить, что когда в качестве минералога Вернадский

писал о геологической деятельности человека, он еще не употреблял понятий

“ноосфера” и даже “биосфера”. О формировании на Земле ноосферы он наиболее

подробно писал в незавершенной работе “Научная мысль как планетное

явление”, но преимущественно с точки зрения истории науки.

Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды

Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос,

поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для становления

и существования ноосферы. Перечислим эти условия:

заселение человеком всей планеты;

резкое преобразование средств связи и обмена между странами;

усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли;

начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими

процессами, протекающими в биосфере;

расширение границ биосферы и выход в космос;

открытие новых источников энергии;

равенство людей всех рас и религий;

увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней

политики;

свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных,

философских и политических построений и создание в государственном строе

условий, благоприятных для свободной научной мысли;

продуманная система народного образования и подъем благосостояния

трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода,

нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;

разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее

способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные

потребности численно возрастающего населения;

исключение войн из жизни общества.

Проследим, насколько выполняются эти условия в современном мире и

остановимся более подробно на некоторых из них.

Заселение человеком всей планеты. Это условие выполнено. На Земле не

осталось мест, где не ступала бы нога человека. Он обосновался даже в

Антарктиде.

Резкое преобразование средств связи и обмена между странами. Это условие

также можно считать выполненным. С помощью радио и телевидения мы

моментально узнаем о событиях в любой точке земного шара. Средства

коммуникации постоянно совершенствуются, ускоряются, появляются такие

возможности, о которых недавно трудно было мечтать. И здесь нельзя не

вспомнить пророческих слов Вернадского: “Этот процесс – полного заселения

биосферы человеком – обусловлен ходом истории научной мысли, неразрывно

связан со скоростью сношений, с успехами техники передвижения, с

возможностью мгновенной передачи мысли, ее одновременного обсуждения на

всей планете”. И здесь мы видим воплощение мечты Вернадского о

благоприятной среде для развития научной работы, популяризации научного

знания, об интернациональности науки. Действительно, если раньше людей

разделяли границы и огромные расстояния, то теперь, возможно, только

языковой барьер. “Всякий научный факт, всякое научное наблюдение, – писал

Вернадский, – где бы и кем бы они ни были сделаны, поступают в единый

научный аппарат, в нем классифицируются и приводятся к единой форме, сразу

становятся общим достоянием для критики, размышлений и научной работы”. Но

если раньше для того, чтобы вышла в свет научная работа, чтобы научная

мысль стала известной миру, требовались годы, то сейчас любой ученый,

имеющий доступ к сети Internet, может представить свой труд, например, в

виде так называемой WWW странички на обозрение всем пользователям сети.

Страницы: 1, 2, 3