Биосфероведение

Определение биосферологии

Для формирования биосферного мышления необходим базис – основательные знания о биосфере. Эти знания добываются разными науками, но интегрирует их, соединяя в стройное учение, биосферология – наука, изучающая биосферу как живую, геологически активную, уникальную систему планеты Земля.

Создать такую науку мог мощный, сколь синтезирующий, столь и разносторонний ум, способный объединить множество сведений из разных областей знания. Таким гением стал русский учёный Владимир Иванович Вернадский (1863–1945). Годом рождения учения о биосфере считается 1926 год, когда в Ленинграде вышла книга Вернадского «Биосфера», создавшая в буквальном смысле свою эпоху – биосферную эпоху. За этим трудом, как за могучим ледоколом, последовали караваны исследований, открытий, концепций. Сам Вернадский был родоначальником целого соцветия новых наук: геохимии, радиологии, учения о биосфере и о ноосфере, и других. Он предсказал множество новых научных направлений и открытий. Можно сказать, что Вернадский стал создателем суперпарадигмы – гигантской программы исследований биосферы, которая с каждым годом приобретает всё большее значение. Но уже и тогда великие умы высоко оценили книгу Вернадского. Ею восхищались Циолковский, Чижевский, Пришвин, Шарден.

В. И. Вернадский не забыл назвать своих предшественников: Бюффона, Ламарка, Гумбольдта, Докучаева, указав при этом, что термин «биосфера» он взял у Э. Зюсса (1831–1914), впервые появившийся в его книге «Происхождение Альп», вышедшей в 1875 году.

Биосферно-экологическая парадигма[3]

Чтобы правильно разобраться в дальнейших сложных научных построениях, надо познакомиться с главными идеями этих наук, то есть их парадигмой. Здесь пойдет речь об экологической и биосферной парадигме. Это всё равно, что получить компас перед тем как войти в лес.

Живая и неживая природа так взаимосвязаны и переплетены, что подчас не понять, где кончается одна и начинается другая. Вопрос этот не праздный и не простой: от его решения зависит правильное понимание живой природы и биосферы. Например, считать ли соль в крови или соединения кальция в костях – живой природой? Относятся ли океаны и земная кора к биосфере? Часто так и делают – считают биосферой лишь совокупность живых организмов на Земле, не включая сюда ни атмосферу, ни гидросферу, ни литосферу, ни тем более магнитосферу. То же самое и в экологии. Считают, что экология – это окружающая среда. Это совершенно неграмотное и примитивное представление об экологии. Что такое окружающая среда? Неживая природа, с которой взаимодействует живая? И понимается так, будто бы среда – исключительно внешний и даже чуждый, чуть ли не враждебный фактор для живых организмов.

На самом деле это всё не так. Сия пресловутая «среда», которая нас «окружает», миллиарды лет назад уже была приспособлена живой природой для жизни. Эта «среда» впитала, вобрала в себя столько живой энергии и творческой работы, что давно стала не безразличной к живому, а сочувственной. Она сама стала живой средой! Что ни возьми: почву, воду, воздух, земную твердь, даже магнитосферу, даже ближний космос. Неживое пространство погружено в живое тело биосферы как в оживляющую плазму. Поэтому, например, вода, вошедшая в организм, становится живым организмом, не меняя своего химического состава. Другие минералы и компоненты неживого окружения становятся тоже живыми организмами, хотя и не меняют свой химический состав: воздух в легких, соль в крови и так далее. То есть, не являясь биологическими, органическими молекулами, они становятся плотью живого организма.

Более того, внешние электромагнитные поля и излучения (в том числе и радиоактивные), входя в живой организм, взаимодействуют с его собственными подобными полями и излучениями и благодаря этому становятся живым организмом, его составной частью.

Само пространство, окружающее всякое живое тело, претерпевая организующее и преобразующее воздействие живой природы, становится биологическим пространством. Об этом особом биологическом пространстве Вернадский писал, что оно не может быть отнесено к обычному окружающему нас «евклидову» пространству, и его следует считать «неевклидовым». Вся же биосфера у Вернадского понимается как живое пространство планеты.

Таким образом, «жизнь организует окружающее вещество, делает его активным – биокосным. Материя же, организованная жизнью, есть уже тело живой природы». Отсюда В.И. Вернадский делает вывод: «Сама биосфера есть сложное планетное биокосное природное тело».

А вот биосферовед и эколог Фатей Яковлевич Шипунов считает, что через это «тело», благодаря связности космических и земных процессов, жизнь в разнообразных её проявлениях внедряется в окружающий космос, который становится в этом смысле потенциальным (живым – автор) «телом».

Теперь сформулируем суть биосферной (экологической) парадигмы. Биосферные и экологические системы – это системы охватывания неживого живым, с вовлечением его в сферу жизни и возможным превращением в живое, в жизнь. Живое «захватывает» неживое, чтобы его оживить. Это происходит и на биосферном уровне, и на уровне экосистем, и на уровне отдельных организмов.

Отсюда следует, что неживые оболочки планеты, в том числе и магнитосфера, полноправно входят в единое тело биосферы. Таким образом, «окружающая среда» для живых, для экологических систем – вовсе не среда, а составная часть этих живых систем. Она – их необходимое продолжение, отделённое от них поверхностью их тел, но неотделяемое, как воздух от человека или вода от рыбы. Человек «тащит» эту свою «окружающую среду» и на космический корабль, и на подводную лодку. Он не может без неё жить!

Всё учение Вернадского проникнуто этой парадигмой. Он её полноправный автор. Но применительно к экологическим системам её сформулировал В.Д. Фёдоров. И в экологии она называется экологической парадигмой Фёдорова. Заключается она в следующем: сообщество организмов живёт в реальном пространстве биотопа (биологически организованного пространства), где «живое объединяется с неживым, но всё вместе следует рассматривать как образование живого, ибо неживые компоненты входят во все уровни организации живого». Проведённое математическое моделирование показало, что устойчивая экосистема возможна лишь при осуществлении единства живого с неживым.

Описательное представление биосферы

Что такое биосфера? Вы выходите в поле: цветёт гречиха, подсолнухи млеют на солнце, ветерок колыхнул колосья ржи… Вошли в гулкий таинственный лес, прохлада и свежесть объемлют вас. Легко думается… Это ли не биосфера! Идёте лугом. Колышутся травы, аромат их приятно кружит голову. В небе плывут облака. Блестит, извивается речка. Где-то далеко она впадает в море. Море необъятно, но и в нём своя жизнь. Это, наверное, уж точно биосфера? Да, всё это биосфера. И вместе с тем не совсем так.

Биосфера вас окружает, вы погружены в неё, сами являетесь частью биосферы, но вы не можете ни потрогать её руками, ни обозреть её. Что же она такое? Где начинается и где кончается? Она – не просто живая или неживая природа: природу можно разъять на части, на отдельные предметы. Биосферу же разобрать на части нельзя. Она из природы – и в то же время она нечто особое: она может существовать лишь как целое. Наверное, лучше всего смотреть на неё из космоса, откуда Земля предстает голубой, изумрудной, изумительной планетой! И это только благодаря тому, что планета наша имеет биосферу. Чудесную живую оболочку, которая тонким сверкающим слоем охватила её всю, прилепилась к ней, как дитя к матери. Ни одна планета солнечной системы не имеет такого чуда и такой красоты!

Можно ли хотя бы на миг вообразить ужасное – у Земли нет биосферы? Это невозможно! Невозможно представить нашу Землю голой, каменистой, бесплодной. Без океанов, без лесов, без рек, без облаков. С марсианской поверхностью. Всё это, как и почва, и полезные ископаемые, и климат, создавалось благодаря гигантской работе биосферы. Она работала «не покладая рук» миллиарды лет – и вот мы имеем всё это богатство земного мира, разнообразие и красоту животных, растений, минералов, ландшафтов. И человека.

Биосфера – сложнейший организм планеты. Она включает в себя не одну, а целую систему различных оболочек Земли и соединяет эту многослойность своим особым способом. Она вовлекла их в своё «хозяйство», сделала их своим жизненным пространством, своими пределами, «приручила» их. И они уже и впредь «служат» ей верой и правдой. Биосфера подобна цветку, который венцом своим обращен к солнцу, а корнями ушел в глубинные пласты Земли.

Часто делают ошибку, считая биосферой совокупность всего живого на Земле. Но вы уже знакомы с биосферной парадигмой Вернадского-Фёдорова, и знаете, что это неправильно. В своих работах Вернадский показал, что биосфера – это планетарное геологическое образование (биогеологическое или биокосное тело), в котором в один крепкий узел завязаны живая природа и геологические явления; образование, где геологические слои Земли не только пронизаны, освоены жизнью, но и объединены ею в планетарное целое. По его представлениям Земля – не просто место, где приютилась жизнь, не «подставка» для жизни, а активная её участница, то есть такое космическое тело, которое своими свойствами отвечает появлению и развитию на ней жизни. Пуповиной, всем своим строем биосфера связана с Землей. Живое живёт не само по себе, а замкнуто на Землю, на всю планету, на её геологические процессы и системы. Можно сказать, что жизнь – явление не только биологическое, но и геологическое.

Далее мы увидим, что жизнь также явление космическое. Жизнь и планета Земля – два космических партнёра, вступившие в творческий союз. Они будто предназначены друг для друга! Причём, меньший партнёр – жизнь – несравненно творчески активнее. В.И. Вернадский по этому поводу писал: «Если количество живого вещества теряется перед косной и биокосной массами биосферы, то биогенные породы (то есть созданные живым веществом) составляют огромную часть её массы, идут далеко за пределы биосферы». Ламарк уже понимал, что живое вещество «являлось создателем главных горных пород нашей планеты».

Итак, мы будем изучать биосферу – этот особенный организм, который живёт единой с тобой жизнью, дышит одним с тобой дыханием; это удивительное всепланетное целое, которое красуется перед всей Вселенной под её звёздами. Но не только изучать. Такое чудо природы надо любить. И мы будем учиться любить и дружить с ней. Будем находить особый язык для общения с ней, для распознавания её характера, её загадок. И ни в коем случае не дробить, не крушить, не уничтожать её! Ведь биосфера жива лишь в своей целостности: пока цела – жива, а коль жива – цела.

О целостности биосферы

Целостность биосферы – одно из основных понятий биосферологии. Благодаря чему и как она создаётся?

Есть в нашем земном мире самое большое и важное целое – это сама планета Земля! Она-то и породила другие целостности. И в первую очередь – целостности живых организмов и самой биосферы. Да, Земля – сложное образование сродни организму. Она – не беспорядочное скопление пород и минералов, а сложное многослойное тело, имеющее ядро, мантию, кору (литосферу), гидросферу и атмосферу. Она генерирует геомагнитное и электромагнитное поля. Имеет плазменную корону.

Практически, со времени возникновения Земли на ней поддерживаются условия для существования жизни – и жизнь существует на ней на протяжении почти всей миллиардолетней её истории. И, как свидетельствует палеонтологическая летопись, ни разу не прервалась! Эта непрерывность жизни на Земле является её целостностью во времени.

Живое также в высшей степени целостно и в пространстве. Оно существует только в виде организмов: от дуба до вируса. А не в виде плазмы, живого океана или ещё как-либо. Отдельные организмы группируются в новые целостности, стаи, популяции, биоценозы, ландшафты. Вплоть до самых больших – геоэкосистем. Уж такова их природа – тяготеть к целому. Живое тяготеет к живому. Целостное тяготеет к целостному! Это закон природы. В этом путь к повышению организации.

Вот по этому закону одно целое – живое (как в каждом организме, так и во всей своей совокупности) – тяготеет к самому большому целому, к Земле! Попробуйте вообразить жизнь биосферы на метеоритах, на астероидах, на космической пыли – на этих осколках космических тел. Возможно ли такое, чтобы на этих раздробленных осколках образовались небольшие сферочки с замкнутым биологическим круговоротом, с полным жизнеобеспечением? Ведь солнце светит всем: живи себе в космосе. Но нет там этого.

Для жизни, для отдельных живых организмов необходимо большое целое, которое способно обеспечить условия их целостности. А не просто дать «жилплощадь». И вот Земля создаёт эти условия благодаря своей единой, неразорванной большой поверхности; благодаря богатству химических веществ, имеющихся в её теле; благодаря её теплу, оптимальному для жизни; благодаря её определенной массе, создающей гравитационное поле, способное удержать гидросферу и атмосферу; благодаря наличию океана на ней, находящегося в оптимальной территориальной пропорции с сушей; благодаря её магнитному полю, защищающему и поддерживающему живое; благодаря озоновому экрану; «удачному» расстоянию от Солнца, в силу чего она получает столько лучевой энергии, сколько надо для процветания жизни.

Земля поистине выполняет материнские обязанности, которые могут быть присущи только целостному высокоорганизованному образованию. Она взрастила живую материю от низших форм до нынешнего состояния подростковой разумности.

Таким образом, одно целое породило другое целое и обеспечило ему условия для жизни. Главное в биосфере – её целостность и неразрывная связь с Матерью-Землёй.

Но связь биосферы с Землей такова, что она предполагает столь же непреложно и фундаментально другую связь – с Космосом. Ибо замкнутость Земли особая – открытая Космосу. И всё живое по мере созревания всё более ощущает зависимость не только от Земли, но и от Космоса.

Космическая обусловленность биосферы

Космос очень тесно связан с биосферой и имеет для неё фундаментальное значение. Как в энергетическом отношении, так и в информационно-организационном.

Действует как ближний, так и дальний космос. Уже планеты Солнечной системы влияют на биосферу. И, прежде всего, спутник Земли – Луна. Лунные месячные циклы известны и животному, и растительному миру. Китайцы издревле сажают растения, сообразуясь с фазами Луны. Неспроста и год разбит на месяцы. Можно вспомнить лунно-солнечный календарь Ветхого Завета.

Однако самое большое значение для биосферы имеет наша родная звезда Солнце. Без мощного потока его лучевой энергии невозможно представить жизнь на Земле. Это энергетическая основа существования всей биосферы. Кроме того, Солнце оказывает и регулирующее действие на биосферу. Известно значение вспышек, выбросов (протуберанцев) и других явлений, циклически возникающих на Солнце.

Неотразимо могучее влияние на биосферу Земли Галактических ритмов, в том числе Галактического года. Действие потоков космических лучей и электромагнитных излучений, достигающих Земли из глубин нашей Галактики, давно замечено наукой. Воздействует на биосферу и более отдаленный космос. Чего только стоят загадочные вспышки сверхновых звёзд или энергия квазаров!

Много здесь неизвестного, много таинственного, но занавес приоткрыт: мы увидели, что Космос теснейшим образом связан с биосферой. Поэтому биосферологи, начиная с Вернадского и говорят, что биосфера открыта Космосу, чутко отзывается на его действие и передает это действие Земле. Биосферу можно уподобить чуткому космическому органу Земли, который в виде пленки квазижидкого кристалла на большом твёрдом кристалле Земли реагирует на любые импульсы Космоса.

Общий системный очерк биосферы

Мы уже знаем, что биосфера представляет собой системное целое. Посмотрим, как взаимодействуют основные системы биосферы, обеспечивая её целостность.

Биосферу не зря называют организмом: в организме всё взаимосвязано. И в самом деле, множество фактов убеждают нас, что системы биосферы закономерно связаны подобно тому, как в организме человека связаны кровеносная и нервная системы, гормональная и иммунная, и другие.

Вот несколько примеров единства биосферы. В эпоху наземных испытаний ядерного оружия европейцы заметили такое «правило»: всякий раз как на атоллах Тихого океана производят ядерный взрыв – через четыре месяца в молоке европейских женщин обнаруживается радиоактивный стронций. Ещё пример. В северном полушарии ядохимикатом ДДТ травили насекомых – через некоторое время в Антарктиде, в организме пингвинов обнаруживают значительные количества этого яда. Яд пингвины получили с рыбой, которой питаются. Или другое: в океане плавает нефть – и через какое-то время в атмосфере снижается количество кислорода.

Ещё пример. Биосфера, вбирая солнечную энергию, создаёт энергетическую структуру, которая находится в равновесном состоянии. Растительный покров биосферы способен существовать только при определённой температуре окружающей среды, создаваемой солнечной энергией. Только в условиях общего энергетического равновесия биосферы растения могут брать для фотосинтеза свою долю энергии (0,25 %) из общего «котла». В свою очередь, растения создают условия для поддержания общего энергетического равновесия биосферы. С помощью математического моделирования академик Н.Н. Моисеев показал, как может нарушиться это равновесие. Он определил, что если понизить температуру поверхности Земли на 3–4 градуса, то весь земной шар покроется льдом. А повышение температуры Земли на 4–5 градусов приведёт к необратимому процессу тотального плавления ледников планеты и к затоплению значительной части суши.