От биосферы к ноосфере
новой существования биосферы и происходящих в ней
биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты
и в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике,
или к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли
определяет в основном климат на планете, а последний в свою очередь –
жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является
основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических,
химических и биологических процессов на нашей планете. Эту ее роль образно
выразил один из авторов закона сохранения и превращения энергии Юлиус Майер
(1814 – 1878), отметивший, что жизнь есть создание солнечного луча.
Решающее отличие живого вещества от косного заключается в следующем:
1. изменения и процессы в живом веществе происходят значительно
быстрее, чем в косных телах. Поэтому для характеристики изменений в
живом веществе используется понятие исторического, а в косных телах
– геологического времени. Для сравнения отметим, что секунда
геологического времени соответствует примерно ста тысячам лет
исторического;
2. в ходе геологического времени возрастают мощь живого вещества и его
воздействие на косное вещество биосферы. Это воздействие, указывает
В.И. Вернадский, проявляется прежде всего "в непрерывном биогенном
токе атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и
обратно";
3. только в живом веществе происходят качественные изменения
организмов в ходе геологического времени. Процесс и механизмы этих
изменений впервые нашли объяснение в теории происхождения видов
путем естественного отбора Ч. Дарвина (1859 г.);
4. живые организмы изменяются в зависимости от изменения окружающей
среды, адаптируются к ней и, согласно теории Дарвина, именно
постепенное накопление таких изменений служит источником эволюции.
В.И. Вернадский высказывает предположение, что живое вещество, возможно,
имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом
геологического времени, вне зависимости от изменения среды.
Для подтверждения своей мысли он ссылается на непрерывный рост
центральной нервной системы животных и ее значение в биосфере, а также на
особую организованность самой биосферы. По его мнению, в упрощенной модели
эту организованность можно выразить так, что ни одна из точек биосферы "не
попадает в то же место, в ту же точку биосферы, в какой когда-нибудь была
раньше”. В современных терминах это явление можно описать как необратимость
изменений, которые присущи любому процессу эволюции и развития.
Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся появлением новых видов
организмов, оказывает воздействие на всю биосферу в целом, в том числе и на
природные биокосные тела, например, почвы, наземные и подземные воды и т.
д. Это подтверждается тем, что почвы и реки девона совсем другие, чем
третичной и тем более нашей эпохи. Таким образом, эволюция видов постепенно
распространяется и переходит на всю биосферу.
Поскольку эволюция и возникновение новых видов предполагают существование
своего начала, постольку закономерно возникает вопрос: а есть ли такое
начало у жизни? Если есть, то где его искать – на Земле или в Космосе?
Может ли возникнуть живое из неживого?
Над этими вопросами на протяжении столетий задумывались многие
религиозные деятели, представители искусства, философы и ученые. В.И.
Вернадский подробно рассматривает наиболее интересные точки зрения, которые
выдвигались выдающимися мыслителями разных эпох, и приходит к выводу, что
никакого убедительного ответа на эти вопросы пока не существует. Сам он как
ученый вначале придерживался эмпирического подхода к решению указанных
вопросов, когда утверждал, что многочисленные попытки обнаружить в древних
геологических слоях Земли следы присутствия каких-либо переходных форм
жизни не увенчались успехом. Во всяком случае некоторые останки жизни были
обнаружены даже в докембрийских слоях, насчитывающих 600 миллионов лет. Эти
отрицательные результаты, по мнению В.И. Вернадского, дают возможность
высказать предположение, что жизнь как материя и энергия существует во
Вселенной вечно и поэтому не имеет своего начала. Но такое предположение
есть не больше, чем эмпирическое обобщение, основанное на том, что следы
живого вещества до сих пор не обнаружены в земных слоях. Чтобы стать
научной гипотезой, оно должно быть согласовано с другими результатами
научного познания, в том числе и с более широкими концепциями
естествознания и философии. Во всяком случае нельзя не считаться со
взглядами тех натуралистов и философов, которые защищали тезис о
возникновении живой материи из неживой, а в настоящее время даже выдвигают
достаточно обоснованные гипотезы и модели происхождения жизни.
Предположения относительно абиогенного, или неорганического,
происхождении жизни делались неоднократно еще в античную эпоху, например,
Аристотелем, который допускал возможность возникновения мелких организмов
из неорганического вещества. С возникновением экспериментального
естествознания и появлением таких наук, как геология, палеонтология и
биология, 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.
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 отсутст
| | скачать работу |
От биосферы к ноосфере |