Роль человеческого фактора в развитии биосферы

     Предположения относительно абиогенного или неорганического происхождения жизни делались неоднократно еще в античную эпоху,  например, Аристотелем, который допускал возможность возникновения мелких организмов из неорганического вещества. С возникновением    экспериментального естествознания и появлением  геологии,  палеонтологии и биологии  такая точка зрения  подверглась критике как не обоснованная эмпирическими  фактами.   Еще  во  второй  половине  XVII в.  широкое  распространение получил принцип, провозглашенный известным флорентийским  врачом и натуралистом  Ф.Реди,  что  все  живое  возникает   из живого. В дальнейшем, по мере проникновения физико-химических  методов в биологические исследования снова и все настойчивее стали   выдвигаться гипотезы  об  абиогенном  происхождении  жизни.  Выше  мы  уже говорили о химической эволюции как предпосылке возникновения  предбиотической, или предбиологической, стадии возникновения жизни. С указанными результатами не мог не считаться В.И. Вернадский, и поэтому его взгляды по этим вопросам  не оставались неизменными,  но,  опираясь на почву точно установленных фактов, он не допускал ни божественного  вмешательства, ни земного происхождения жизни. Он перенес возникновение жизни за пределы  Земли,  а  также  допускал возможность ее появлении в биосфере при  определенных  условиях.  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.

Деятельность живого вещества в биосфере 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. 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, которые мы рассмотрим. По подсчетам биологов, 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  Чарльз  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 пропускают через свой  кишечник за 200 лет. В океане с дождевыми  червями  по «пропускной способности» могут конкурировать представители того же типа кольчатых червей – полихеты, а также ракообразные. 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 отложениях 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.

     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 землероек, в верхние слои почвы попадают первичные невыветрившиеся минералы, которые, разлагаясь,  вовлекаются  в  биологический  круговорот. Между тем биогенная  миграция  атомов II рода распространена не только в наземных, но и в морских экосистемах, и здесь ее роль, может быть, еще более значительна. И на дне моря организмы строят себе укрытия  не только в мягком,  но и в скальном грунте. Двустворчатые моллюски зарываются обычно неглубоко, но некоторые из них – солениды – роют норы глубиной нескольких метров.

     Сверлильщики  появились в далеком геологическом прошлом. Источенные ими породы находят даже в докембрийских отложениях; и поныне они продолжают свою разрушительную работу. Сверлящая деятельность моллюсков фолад вызывает иногда катастрофические последствия. Когда в районе Сочи в результате непродуманного строительства берег обнажился от гальки, он  начал  отступать со скоростью до 4 м  в  год.  Главным  виновником  разрушения  были  фолады, которые  заселили каждый метр скального берега, сложенного глинистыми сланцами, и принялись дружно сверлить себе подводные норки. К счастью,  был найден выход: берег стали укреплять поперечными стенками, а между ними засыпать гальку. В результате сверлильщики были уничтожены,  движущаяся  под ударами волн галька перемолола их.

     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 подразделял процессы, осуществляемые в биосфере живым веществом, по характеру самих процессов. Для понимания той работы, которую совершает живое вещество в биосфере,  очень важными являются три основных положения, которые Владимир Иванович называл «биогеохимическими принципами». Они звучат следующим образом:

I принцип:  Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере  всегда стремится к максимальному своему проявлению.

II принцип:  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. II биогеохимический принцип, по существу,  затрагивает кардинальную проблему  –  вопрос о направленности эволюции организмов. 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. 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.

                              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» или 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  и проследим, насколько они выполняются в современном мире:

1. Заселение человеком всей планеты. Это условие выполнено. На Земле не осталось мест, где не ступала бы нога человека. Он обосновался даже в Антарктиде.

2. 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 можно было только мечтать.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли. Это условие можно считать если не выполненным, то выполняющимся. Возникшая после второй мировой войны Организация Объединенных  наций  (ООН) оказалась более устойчивой и действенной, чем Лига наций,  существовавшая  в Женеве с 1919 г. по 1946 г.

4. Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере. Это условие также можно считать выполненным, хотя именно преобладание геологической роли человека в ряде привело к тяжелым последствиям. Объем горных пород, извлекаемых из глубин Земли всеми шахтами и карьерами мира, сейчас почти в два раза превышает средний объем лав и пеплов, выносимых ежегодно всеми вулканами Земли.

5. Расширение границ биосферы и выход в космос. В  работах последнего десятилетия жизни Вернадский не считал  границы биосферы  постоянными.  В процессе перехода в ноосферу границы биосферы должны расширяться, а человек должен выйти в космос. Эти предсказания сбылись.

6. Открытие новых источников энергии. Условие выполнено, но, к сожалению,  с трагическими последствиями. Атомная энергия давно освоена и в мирных,  и  в военных целях. Человечество явно не готово ограничиться мирными целями, более того – атомная сила вошла в наш век прежде всего как военное средство и средство устрашения противостоящих ядерных держав. Огромный ядерный  потенциал поддерживается чувством взаимного страха и стремлением одной из сторон к зыбкому превосходству. Могущество нового источника энергии оказалось сомнительным, он пришелся не ко времени и  попал не в те руки. Для развития международного сотрудничества в области мирного использования атомной энергии в 1957 году создано Международное Агентство по Атомной Энергии.

7. Равенство людей всех рас и религий. Это условие если не достигнуто,  то,  во всяком случае, достигается. Решительным шагом для установления  равенства людей различных рас и вероисповеданий было разрушение в конце прошлого века колониальных империй.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики. Это условие соблюдается во всех странах с парламентской формой правления.

9. Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли. Трудно  говорить о выполнении этого условия в стране, где еще совсем недавно наука находилась под колоссальным гнетом определенных философских и политических построений. Сейчас наука от таких давлений свободна, для ее поддержания созданы международные фонды.

10. Продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни. О выполнении этого условия трудно судить объективно, находясь в большой стране, стоящей  на  пороге  голода  и нищеты, как об этом пишут все газеты. Однако Вернадский  предупреждал, что процесс перехода биосферы в ноосферу не может происходить постепенно  и однонаправлено,  что  на  этом  пути  временные  отступления  неизбежны.  И обстановку, сложившуюся сейчас в нашей стране,  можно рассматривать как явление временное и преходящее.

11.  Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения. Это условие, особенно в  нашей стране, не может считаться выполненным, однако первые шаги в направлении разумного преобразования природы во второй половине XX  века, несомненно, начали осуществляться. В современный период происходит  интеграция  наук  на базе экологических идей. Вся система  научного  знания  дает фундамент для экологических задач. Об этом также говорил Вернадский,  стремясь  создать единую  науку о биосфере.

12.  Исключение войн из жизни общества. Это  условие Вернадский считал чрезвычайно  важным  для  создания  и  существования  ноосферы.  Но  оно  не выполнено и пока неясно, может ли быть выполнено. Мировое  сообщество стремится не допустить мировой  войны,  хотя локальные войны еще уносят многие жизни.