Тема 5. Учение В.И. Вернадского о биосфере: эволюция биосферы

 

1. Взаимодействие эволюции видов и эволюции биосферы

2. Основные тенденции в эволюции биосферы

3. Ноосфера — закономерный этап эволюции биосферы

 

1. Взаимодействие эволюции видов и эволюции биосферы

О возникновении биосферы. В первые годы своей деятельно­сти В.И.Вернадский придерживался гипотезы о вечном существо­вании жизни в космосе и о появлении жизни на нашей планете в результате заноса микроорганизмов или спор из космического про­странства (гипотезы Г. Рихтера и С. Аррениуса). Абиогенез казался невозможным из-за специфики живого вещества перед косным. После гипотезы А.И.Опарина о закономерном возникновении жизни в условиях восстановительной среды В. И. Вернадский, при­знавая возможность абиогенного происхождения жизни, считал правильным говорить о возникновении биосферы: «Вне био­сферы мы жизнь научно не знаем и проявлений ее научно не видим... Говоря о появлении на нашей планете жизни, мы в дей­ствительности говорим только об образовании на ней биосферы» (В. И. Вернадский, 1980).

Одноклеточные организмы способны выполнить все биогеохи­мические функции биосферы, возможно, именно таковым было появление жизни на планете. В биосфере всегда существовало раз­нородное живое вещество, и жизнь всегда исполняла разнород­ные биогеохимические функции. Вернадский считал недопусти­мым рассматривать возникновение жизни как абиогенез однооб­разных организмов, появление должно быть представлено «сово­купностью многих видов, морфологически принадлежащих к раз­ным резко разделенным классам организмов...» (В. И. Вернадский, 1980). Если же жизнь возникла из одной простейшей фор­мы, ее дробление на формы, выполняющие разные геохимиче­ские функции, должно было произойти чрезвычайно быстро — вне эволюционного порядка, поскольку эволюционный процесс возможен внутри биосферы. Комплекс одноклеточных организ­мов обладает чрезвычайной скоростью размножения: в течение немногих дней жизнь могла охватить всю поверхность планеты, образовать биосферу и дать начало процессу эволюции живых организмов.

Среди организмов нет форм, способных одновременно выпол­нить все функции биосферы. Мир живых организмов представляет собой исторически сложившуюся форму организации биогенных потоков вещества и энергии. «Необходимо считаться с особенностью геохимических функций организмов и механизма биосфе­ры, вызывающих сложность жизни, существование неразрывного комплекса организмов, распадающихся на многочисленные морфологически различные формы. В биосфере всегда наблюдалось, говоря терминами геохимии, разнородное живое вещество и жизнь всегда исполняла одновременно разнородные биогеохимические функции».

Долгое время эти оригинальные идеи ученого оставались не востребованными. В свете современных знаний становится ясным, что жизнь — это свойство, присущее экосистеме в целом, а не отдельным организмам или изолированным скоплениям молеку­лярных соединений. Отсюда следует, что в раннем археозое на основе высокомолекулярных белковых и нуклеотидных соедине­ний возникали не единицы, а миллионы открытых систем, спо­собных более или менее продолжительное время находиться в со­стоянии динамического равновесия. Но лишь немногие из них достигали той степени внутренней слаженности и сбалансирован­ности процессов метаболизма, которые были необходимы для их самосохранения и воспроизведения в условиях зарождающейся биосферы.

Предположение В.И.Вернадского о практически одновремен­ном (в масштабе геологического времени) формировании плане­ты и жизни завоевывают популярность и среди геологов. На смену взглядам о длительном, охватывающем несколько миллиардов лет периоде биопоэза приходят идеи о том, что предбиологическая эволюция шла очень быстро. Ее основные достижения (абиоген­ный синтез органических соединений, формирование матрично­го синтеза органических молекул, образование жизни вирусоидного типа, обладающей точным аппаратом самовоспроизведения макромолекулярных комплексов РНК и ДНК, развитие прокарио­тов) заняли гораздо меньше времени, чем вся последующая эво­люция жизни.

Общие представления об эволюции биосферы. Строение и фун­кции биосферы определяются особенностями Земли и Космоса. На уровне живого вещества и биосферы идет постоянная мигра­ция атомов, соединяющихся в сложные молекулы и вновь рассы­пающихся; атомы и молекулы переходят из атмосферы в гидро­сферу, в земную кору и замыкают свои круговороты, возвращаясь в первоначальную среду. Живое вещество активно регулирует гео­химическую миграцию атомов. Благодаря ему за сотни миллионов лет геологической истории сохраняется стабильность биосферы и осуществляется эволюция как живых организмов, так и всей био­сферы в целом. Это постоянно изменчивое равновесное состояние среды В.И.Вернадский назвал динамическим равновесием. Био­сфера развивается, самосовершенствуется, все более полно и в большем масштабе накапливает, трансформирует энергию, услож­няет организацию систем, обогащается информацией. Источники энергии геологических явлений — космическая энергия, преиму­щественно солнечная, планетарная энергия, связанная со строе­нием и космической историей Земли, а также внутренняя энергия материи, радиоактивная. Особую роль играет живое вещество, активно трансформирующее солнечную энергию в химическое молекулярное движение.

В земной коре постоянно движутся атомы и молекулы, осуще­ствляются разнообразные геохимические обороты, в значитель­ной степени определяемые деятельностью живого вещества. Меж­ду смежными геосферами идет непрерывный обмен веществ и энергии, накапливаемой в биосфере и земной коре. Получается так, словно за долгую геологическую историю солнечные лучи пронизывают всю земную кору в среднем до 30 км (на эту глубину погружаются минералы и горные породы, рожденные на земной поверхности под влиянием живого вещества). Следовательно, гео­химическая энергия жизни сказывается на всей литосфере. Зем­ная кора — область былых биосфер и аккумуляции солнечной энергии.

Реконструкции начальных этапов развития биосферы всегда гипотетичны. Достоверно известен лишь один этап — современ­ная, сложно дифференцированная биосфера, включающая бо­лее миллиона видов животных и растений, каждый из которых выполняет в ней различные функции: средообразующие, дест­руктивные, концентрационные, энергетические и транспортные. Еще в 1926 г. В. И. Вернадский отметил противоречие между «эм­пирическим фактом материально-энергетической устойчивости биосферы и установленным Ч.Дарвином фактом исторических преобразований живого». Обдумывая это противоречие, он сде­лал ряд важных выводов, имеющих большое значение для пони­мания эволюции биосферы. «Эволюционный процесс живых ве­ществ непрерывно в течение всего геологического времени охва­тывает всю биосферу и различным образом, менее резко, но сказывается на ее косных природных телах. Уже по одному это­му мы можем и должны говорить об эволюционном процессе самой биосферы в целом». Ученый не раз отмечал, что эволюция живых организмов придала биосфере соответствующий облик. «В ходе геологического времени растет мощность выявления живого вещества в биосфере, увеличивается его в ней значение и его воздействие на косное вещество биосферы». Таким образом, по В.И.Вернадскому, в ходе эволюции жизни происходили и определенные изменения в биосфере: изменялись ее биогеохимические функции, расширялась зона распространения жизни, усложнялся биологический круговорот и т.д. Вернадский стремился найти характеристики, связывающие эволюцию мира живых организмов с общим строением и энергетикой биосферы. Эта связь более четко проявилась в изменении геохимического строения биосферы, общей массы, продуктивности и разнообразия живых организмов, энергетики и общепланетарного биологического круговорота.

Единство процессов видообразования и эволюции биосферы.

В.И.Вернадский впервые выдвинул идею об эволюции поверх­ностной оболочки Земли как целостном процессе взаимодействия живого вещества и косной материи. Ведущую роль во взаимодей­ствии ученый отводил жизни — «великому, постоянному и не­прерывному нарушителю химической косности поверхности на­шей планеты». Уже в середине XX в. он выделил вид как главный носитель эволюции, считал главным установление связи «эволю­ции видов с механизмом биосферы, с ходом биогеохимических процессов». Существование подобной связи не вызывало у Вер­надского сомнений, так как «основные числа, характеризующие эти процессы, являются видовыми признаками, меняющимися в процессе эволюции». К числу таких признаков ученый относил общую биомассу вида, его химический состав и геохимическую энергию. Эволюцию химической и энергетической структур био­сферы рассматривал как интегральный результат преобразований, происходящих на видовом уровне организации жизни. Изменение морфологического строения живых организмов, наблюдаемое в ходе эволюции, в ходе геологического времени, неизбежно при­водит к изменению их химического состава. Факторы и движущие силы видообразования представляют собой ведущие источники преобразования всей биосферы, «эволюция видов переходит в эво­люцию биосферы». Эволюционный процесс присущ только живо­му веществу. В косном веществе нет его проявлений. Исключением являются биокосные природные тела, всегда связанные с живым веществом.

В то же время В.И.Вернадский учитывал детерминирующее влияние структуры биосферы на эволюцию каждого вида: «Жизнь неразрывно связана с биосферой, и ее эволюция в значительной степени определяется ее строением». Таким образом, он впервые выдвинул задачу синтеза основных положений эволюционной тео­рии с созданным им учением о биосфере.

В области эволюционной теории, названной микроэволюци­ей, В.И.Вернадский придерживался принципов селекционизма. Но в дарвинизме он видел преимущественно учение, раскрываю­щее процессы видообразования, но не объясняющее движущие силы и закономерности макроэволюции.

Геохимическая трактовка вида и видообразования. Связывая эво­люцию видов и биосферы, В. И. Вернадский отмечал необходи­мость изучать видообразование с точки зрения не только преоб­разования морфологических и физиологических признаков орга­низмов, но и изменения их массы, элементарного состава и гео­химической энергии. Благодаря его работам в этом направлении было показано, что вид является морфологической системой, помноженной на геохимическую определенность. Ученый подчер­кивал, что хотя носители геохимической энергии — организмы — дискретны, в совокупности они представляют единое целое, за­нимающее определенное место в геохимических и энергетических процессах биосферы.

В.И.Вернадский ввел термин «биогеохимическая энергия орга­низмов», обозначавший эффект воздействия данного вида на ок­ружающую среду. С повышением геохимической энергии ускоря­ется осуществляемая данным видом биогенная миграция атомов в биосфере и тем самым усиливается его участие в биогеохимиче­ских циклах.

Основные положения по проблеме геохимической энергии сво­дятся к следующему. Вырабатываемая живым веществом энергия, сводимая к работе, связанной с движением атомов, и проявляю­щаяся в движениях живого вещества, была названа В.И.Вернад­ским биогеохимической энергией. Наиболее важная форма прояв­ления этой энергии — энергия, связанная с размножением орга­низмов. Каждый вид имеет специфический темп размножения, который можно выразить в математическом виде. Для сравнения биогеохимической энергии разных организмов Вернадский при­водил примеры скорости заселения всей планеты разными орга­низмами. Влияние жизни на окружающую среду, проявляющееся в росте и размножении организмов, есть результат превращения энергии Солнца в биогеохимическую энергию. Это движение жи­вых организмов длится без перерыва и промедления миллиарды лет, совершая огромную геохимическую работу.

В.И.Вернадский назвал еще две формы проявления биогеохи­мической энергии: создание массы живого вещества и ее сохране­ние путем метаболизма, а также деятельность человечества, руко­водимая его мыслью.

Необходимо различать реальный геохимический эффект вида и максимально возможное проявление его геохимической энер­гии при благоприятных условиях. Само развитие биосферы В.И.Вернадский связывал с постоянным противоречием между способностью организмов к быстрому размножению и ограни­ченностью материальных и энергетических ресурсов жизни в каж­дый геологический момент ее истории. Очевидно, что это проти­воречие разрешимо только на пути создания все более прогрес­сивных форм жизни, способных к завоеванию новых областей жизни, овладению новыми источниками минеральных веществ и рациональному использованию уже освоенных ресурсов.

По данным В.И.Вернадского, наибольшей геохимической энер­гией отличаются бактерии и цианофиты, выживаемость которых обеспечивается за счет продуцирования и расхода большого ко­личества биомассы. Таксоны с наиболее высокой геохимической энергией в течение миллиардов лет оставались на относительно низком уровне морфологической дифференциации. По-видимо­му, предел в создании форм, способных к быстрому накоплению биомассы и к «мгновенному» заселению потенциально доступной зоны жизни, был достигнут еще на этапе зарождения жизни. В дальнейшем главным направлением стало появление организ­мов, наиболее эффективно использующих солнечную энергию для синтеза органических соединений (эволюция растительного по­крова) и усложняющих циклы миграции химических элементов за счет активного переноса их в разные части биосферы (эволю­ция двигательной активности животных).

Биосферная детерминация процессов макроэволюции. В.И.Вер­надский понимал эволюцию живого как непрерывный процесс приспособления к сложной совокупности абиотических и биоти­ческих факторов. Высокая эволюционная пластичность организ­мов, их способность адаптироваться к разнообразным по темпе­ратуре, давлению, химизму средам обусловливают потенциаль­ную возможность многообразных путей эволюции. Однако есть ограничения для экспансии живых организмов в оболочке Земли. Самое главное — это сложившаяся в биосфере система кругово­ротов вещества и потоков трансформации энергии, которая и определяет главные направления в эволюции живого, канализи­руя в какой-то мере всю эволюцию жизни.

Для понимания взаимосвязи эволюции биосферы и видообра­зования особое значение имели биогеохимические принципы В.И.Вернадского. По первому принципу, биогенная миграция стре­мится к максимальному проявлению. По второму принципу, «эво­люция видов в ходе геологического времени, приводящая к со­зданию форм жизни, устойчивых в биосфере, идет в направле­нии, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере». Таким образом, способность организмов интенсифи­цировать биогенную миграцию атомов была одним из важнейших критериев действия отбора. Отнюдь не каждый вид должен эволю­ционировать в сторону ускорения миграции атомов. Есть формы жизни, неизменные в течение сотен миллионов лет в мор­фологическом и химическом отношениях. В то же время сложив­шаяся в биосфере система биогеохимических круговоротов пре­пятствует возникновению форм с более низкой биогеохимиче­ской энергией. Даже в ходе регрессивной эволюции форм, пере­шедших к паразитизму, резко увеличивается скорость размноже­ния, т.е. значительно увеличивается биогенная миграция их ато­мов, что «усиливает их положение в борьбе за существование».

 

 

 

 

 

2. Основные тенденции в эволюции биосферы

По В.И.Вернадскому, возникновение жизни положило нача­ло длительному процессу эволюции биосферы. «Благодаря эволю­ции видов, непрерывно идущей и никогда не прекращающейся, резко меняется отражение живого вещества на окружающей среде. Благодаря этому процесс эволюции — изменения — переносится в природные биокосные и биогенные тела, играющие основную роль в биосфере, в почвы, в наземные и подземные воды (в моря, озера, реки и т.д.), в угли, битумы, известняки, органогенные руды и т.п.».

Рост биомассы и организованности биосферы. В. И. Вернадский был уверен, что благодаря способности к размножению в геомет­рической прогрессии сформировавшаяся жизнь быстро распрост­ранилась по планете, приспосабливаясь к разнообразным услови­ям существования. Возникает вопрос о том, менялось ли количе­ство живого вещества в ходе развития биосферы.

Позиция В.И.Вернадского по этой проблеме была неодно­значной. С одной стороны, он считал, что общее количество живо­го вещества было примерно одинаковым в течение всего геологи­ческого времени. Исходя из постоянного химического облика зем­ной коры в течение всего геологического времени, из сходства минеральных ассоциаций различных геологических эпох следует, что геохимические явления не изменились заметно со времени архейской эры. Значит, средние количество и химический состав живого вещества оставались приблизительно одинаковыми. «Та­ким образом, количество живого вещества, по-видимому, явля­ется планетной константой со времени архейской эпохи, т.е. за все дление геологического времени» (В. И.Вернадский, 1983). Не только количество, но и средний химический состав живого вещества должны быть неизменными, ибо каждое химическое из­менение живого вещества должно было бы проявиться в образо­вании новых минералов или в увеличении и уменьшении их коли­чества. Объем живого вещества представлялся ему определенным количеством химических элементов, пригодных для использова­ния в биологических процессах. Химическое изменение, необхо­димо сопутствующее каждому морфологическому изменению, об­разованию вида, расы и т.д., совершается в химически неизмен­ных рамках живого вещества. В.И. Вернадский опирался на сведе­ния того времени: биомасса океана во много раз превышает био­массу более молодых наземных экосистем. Современные исследо­вания показывают, что ошибки при сравнении биомассы суши и океана отличались, по меньшей мере, на три порядка величин.

С другой стороны, высказывания Вернадского о непрерывной экспансии жизни, об образовании все более сложных и продук­тивных экосистем, об усложнении циклов миграции химических элементов свидетельствуют о том, что ученый допускал возмож­ность увеличения биомассы в эволюции биосферы. «Область жиз­ни, по-видимому, расширяется в геологическом времени. ... Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу и захват этот не закончился» (В.И.Вернадский, 1967).

В качестве важнейшей тенденции в эволюции биосферы Вер­надский: выделял возрастание ее организованности, отмечал усиление стабильности, способности к саморегуляции и независи­мости от других земных оболочек. Возможно, это связано с тем, что в процессе коренных перестроек биосферы сохранялись прежде всего те группы организмов, которые были устойчивы к воздей­ствию астрономических и геологических факторов. Возрастание целостности и автономности элементарных компонентов в био­сфере в целом способствовало и ее лучшей организованности.

Роль живого вещества в становлении и стабилизации поверхност­ных оболочек Земли. Под влиянием живых организмов и про­дуктов их жизнедеятельности все геологические и геохимические процессы превратились в биогеологические и биогеохимические. «На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конеч­ным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом» (В.И.Вернадский, 1967).

Решающая роль живого вещества в эволюции биосферы осо­бенно ярко проявилась в формировании и стабилизации газового состава атмосферы, в превращении восстановительной обстанов­ки на нашей планете в окислительную, в преобразовании хими­ческой и минеральной структуры литосферы, в детерминации химической активности природных вод и общего термодинами­ческого баланса биосферы. «Жизнь создает в окружающей ее среде условия, благоприятные для ее существования» (В. И.Вернадский, 1987). Избирательно поглощая из окружающей среды хими­ческие элементы и их изотопы и выделяя их обратно в виде орга­нических соединений, живое вещество создает и сохраняет, в ох­ваченной им области, общепланетарный биологический кругово­рот. «Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы, действенная его энергия по сравнению с энергией косного вещества огромна. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени».

В.И.Вернадский писал, что «тропосфера не есть астрономи­ческое явление, а есть планетное явление, созданное живым ве­ществом» и что «земная газовая оболочка, наш воздух, есть созда­ние жизни». Он показал, что само соотношение основных газов атмосферы обусловлено жизнедеятельностью организмов. Регуля­ция газового состава осуществлялась двумя путями: первый свя­зан с жизнедеятельностью организмов или с разложением их ос­татков, а второй — с процессами метаморфизации и вулканизма. В. И. Вернадский считал, что большинство газов, выделяемых при метаморфизме горных пород и извержении вулканов, по своему происхождению биогенны, т.е. являются преобразованными про­дуктами жизнедеятельности организмов. «Реакция образования свободного кислорода в земной коре не единственная, но, насколько можно судить, она единственная, которая дает значи­тельные массы свободного кислорода в составе атмосферы, обле­кающей нашу планету» (В.И.Вернадский, 1967, 1987).

Вернадский показал также определяющую и закономерную роль живого вещества в химической активности вод. Эта регуляция осу­ществляется путем концентрации элементов организмами из вод океана. Включенные в состав биохимических соединений, они и меняют характер миграции.

Развивая идеи В. В.Докучаева, Вернадский рассматривает почвообразование как часть более общего биогеохимического преоб­разования поверхностных оболочек планеты. Это положение во­шло в основу современных представлений об эволюции почвен­ного покрова.

Давно были известны органогенные породы (известняки, слан­цы). Но в целом деятельность организмов и разложение их остат­ков оценивались как второстепенный фактор образования оса­дочных пород, полезных ископаемых, минералов; наиболее рас­пространенные породы — пески и глины — считались абиогенны­ми. В. И. Вернадский пишет: «Все минералы верхних частей коры — свободные алюмокремниевые кислоты (глины), карбонаты (извест­няки и доломиты), гидраты окиси железа и алюминия (бурые железняки и бокситы) и многие сотни других непрерывно созда­ются в ней только под влиянием жизни ...». Ученый подробно проанализировал роль организмов в преобразованиях соединений алюминия, железа, кремния, магния, углерода, кальция. Разби­рая циклы кремния, он показал, как организмы захватывают ато­мы кремния из водных золей кремнезема. Другие организмы раз­рушают алюмосиликаты, извлекая кремний. Под влиянием про­дуктов жизнедеятельности кремний концентрируется в твердые коллоиды — опалы, а затем и выкристаллизовывается в кварц, собирается в водных силикатах и в глинах. Образующиеся минера­лы со временем проникают в метаморфизированные оболочки, где образуют хлориты, хлоритоиды, тальки, серпентины, или возвращаются в исходное состояние — превращаются в слюды, полевые шпаты и др. На больших глубинах в метаморфизированных породах вновь синтезируются различные каолиновые алюмо­силикаты.

В.И.Вернадский доказал, что продуктами жизнедеятельности являются не только громадные запасы горючих ископаемых, но и все осадочные породы, и даже, возможно, гранитная оболочка представляет собой метаморфизированные остатки былых биосфер. Эти идеи с трудом воспринимались геологами и географами. Сей­час большинство их считает, что с самого начала образования биосферы органическое вещество стало одной из главных сил поверхностных и приповерхностных процессов, вызвавших глу­бокую и мощную дифференциацию и трансформацию первичного земного вещества наружной оболочки планеты. История жизни и история планеты являются коэволюцией.

Накопление энергии в биосфере. В.И. Вернадский отстаивал положение об особом энергетическом характере живого вещества. В косных процессах количество свободной энергии, способной производить работу, постоянно уменьшается и энергия рассеива­ется в виде тепла. В результате существования живых организмов количество свободной энергии в окружающей среде увеличивает­ся. Многочисленными проявлениями этой закономерности явля­ются синтез органических соединений растениями, рост двига­тельной активности животных, образование свободного кислоро­да и каменного угля и др. Рост энергии в биосфере реализуется и через растекание жизни по планете, распределяющее энергию по поверхности планеты более или менее равномерно. «Живое веще­ство становится, таким образом, регулятором действенной энер­гии биосферы» (В. И. Вернадский, 1967). Оно собирает сол­нечную энергию и передает глубоким слоям земной коры в виде химических соединений: в первую очередь углеродистых тел и карбонатов, способных при определенных условиях обеспечить выделение свободной энергии.

Развивая высказывания предшественников о направленности эволюции жизни в сторону уменьшения энтропии, В.И.Вернад­ский предложил рассматривать находящуюся в биосфере энергию как результат эволюции организмов. Он сформулировал основные способы увеличения количества энергии: 1) фотосинтез и выде­ление кислорода, обладающего высокой химической активнос­тью; 2) захват растениями новых областей и превращение их в области аккумуляции солнечной энергии при фотосинтезе; 3) аккумуляция солнечной энергии в горючих ископаемых и био­генных минералах.

Эволюция биосферы ведет к прогрессивному накоплению за­паса превращаемой энергии в поверхностных оболочках Земли, прежде всего в литосфере, и тем самым к уменьшению производ­ства непревращаемых форм энергии в земных условиях. По мере развития растительности и усложнения трофических связей в био­сфере идет обогащение ее живого и биокосного вещества аккуму­лированной энергией. «Обыкновенно в земной коре в результате жизни и всех ее проявлений происходит увеличение действенной энергии» (В.И.Вернадский, 1967).

О возникновении новой формы миграции химических элементов. В.И.Вернадский полагал, что функции, связанные с питанием, размножением и дыханием организмов, с разложением их остат­ков, издавна существуют в биосфере. Функция, связанная с пере­мещением атомов в процессах преобразования внешней среды в соответствии с потребностями организмов, стала возможной с появлением животных со сложным поведением. Деятельность роющих животных, постройка муравейников, ульев, гнезд — все было для Вернадского примером возникновения в ходе эволюции биосферы качественно новой формы биогенной миграции. Она не была связана с прохождением атомов через тело. Такая форма био­генной миграции достигла наибольшего развития в связи с дея­тельностью и потребностями человека.

Биосферные адаптации. В.И. Вернадский впервые поставил воп­рос о возможности адаптационных преобразований на биосфер­ном уровне. Важнейшей адаптацией биосферы он считал возник­новение озонового экрана в ходе фотосинтезирующей деятельно­сти растений, защитившей жизнь от губительного действия ульт­рафиолетового излучения: «Жизнь сама как бы создает себе защи­ту — один из многих примеров приспособленности, при участии жизни, биосферы для жизни ...» (В.И.Вернадский, 1980).

Рассматривая биогенные циклы углерода, Вернадский пока­зал, что углерод живого вещества и осадочных пород извлекается из биологического круговорота, «... только этим путем создается возможность для существования в биосфере соответственных масс свободного кислорода». Если бы углерод не выбывал из биологи­ческого круговорота, то свободный кислород не существовал бы вовсе и были бы невозможны эволюция и экспансия высших жи­вотных.

Способность растений улавливать солнечную энергию и пере­водить ее в формы, пригодные для обеспечения самых разнооб­разных биосферных процессов, Вернадский считал другой важ­нейшей адаптацией биосферы. «... Весь зеленый организм и в сво­их сообществах и в своем движении приспособлен прежде всего к исполнению своей космической функции — улавливанию и пре­вращению солнечного луча» (В. И. Вернадский, 1967).

Проблема адаптации биосферы и в настоящее время остается слабо разработанной.

 

3. Ноосфера — закономерный этап эволюции биосферы

В.И.Вернадский уже в 1913 г. писал, что в последние столетия появился новый фактор, который увеличивает количество сво­бодных химических элементов, преимущественно газов и метал­лов, на земной поверхности. Фактором этим является деятель­ность человека. Продолжая деятельность живого вещества, чело­век осуществляет такие химические реакции, которых не было прежде на Земле. Раньше организмы влияли на историю только тех атомов, которые были нужны для их роста, размножения, питания, дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на эле­менты, нужные для технического прогресса. Выделяются в чистом виде железо, цинк, олово, свинец, алюминий, никель и многие другие химические элементы. В природных условиях подобные процессы или совершенно не происходят, или осуществляются крайне редко. Еще более значительна добыча горючих полезных ископаемых. При горении каменного угля и другого топлива идет образование углерода, азота и других веществ. Это побочные про­цессы. К их числу относится и развитие некоторых микроорганиз­мов, сопровождающих деятельность человека.

«Еще большее влияние оказывает человек полным изменени­ем лика Земли, которое производится им во все больших и боль­ших размерах по мере развития культуры и распространения вли­яния культурного человечества. Земная поверхность превращается в города и культурную землю и резко меняет свои химические свойства».

«Изменяя характер химических процессов и химических про­дуктов, человек совершает работу космического характера. Она является с каждым годом все более значительным фактором в минеральных процессах земной коры и мало-помалу меняет их направление». Человек меняет обратимые геохимические циклы элементов, нарушает их, включает туда новые процессы. Вводит в земную кору новые соединения, еще более неустойчивые в тер­модинамических условиях земной коры, чем те, которые суще­ствовали ранее, — увеличивает свободную энергию земной коры. Этот процесс имеет глубочайшую связь со всем развитием плане­ты.

Никому до В.И. Вернадского не приходило в голову объеди­нить столь разнообразные, несопоставимые понятия, как «дея­тельность человека» и «геологический процесс». Сама идея, что человек — часть природы, в начале XX в. была популярной среди ученых. В книгах Ч.Лайеля (1863), Ф.Ратцела (1869), Г.Марша (1864), Э. Реклю (1914) приводилось немало примеров конфлик­та между обществом и окружающей средой, подчеркивался ката­строфический эффект от непредвиденных воздействий человека на природу. Но все-таки геологическая роль человека недооцени­валась. В.И.Вернадский первым вывел некоторые геохимические и общегеологические закономерности деятельности человека. Он связал геологическую мощь человечества с техническим и про­мышленным прогрессом. Развивая эти идеи, А. Е. Ферсман назвал геологическую деятельность человека техногенезом.

Первоначально В.И.Вернадский не использовал термин «ноо­сфера», который был предложен в 1927 г. французом Э. Леруа. Рассмотрев закономерности эволюции жизни, Леруа пришел к выводу, что в человеке биологическая эволюция исчерпала себя. Дальнейшая эволюция «живого на нашей планете будет совер­шаться только духовными средствами: индукция, общество, язык, разум и т.д. И это будет ноосфера, которая последует за биосферой». Под ноосферой он понимал не геологическую оболочку Зем­ли, преобразованную человеком, а закономерный этап в разви­тии живых организмов, когда доминирующая роль в биосфере принадлежит духовному творчеству человека и продуктам его труда. По представлениям другого француза, Тейяра де Шардена (сере­дина 20-х гг. XX в.), ноосфера — это прежде всего некий «мысля­щий пласт», постепенно разворачивающийся из мира животных и растений и приходящий на заключительном этапе психогенеза к осознанию тождества всего существующего с точкой Омега — божеством.

В.И.Вернадский вложил в понятие «ноосфера» содержание, отличающееся от вышеуказанных трактовок. В 1938 г. он писал: «Мы присутствуем и жизненно участвуем в создании в биосфере нового геологического фактора, небывалого в ней по мощности... Закончен после многих сотен тысяч лет неуклонных стихийных стремлений охват всей поверхности биосферы единым соци­альным видом животного царства — человеком. Нет на Земле уголка для него недоступного. Нет пределов возможному его размножению. Научной мыслью и государственно организован­ной, ею направляемой техникой, своей жизнью человек создает в биосфере новую биогенную силу. Жизнь человечества при всей ее разнородности стала неделимой, единой. Событие, происшед­шее в захолустном уголке любой точки любого континента или океана, отражается и имеет следствия — большие и малые — в ряде других мест, всюду на поверхности Земли. Телеграф, теле­фон, радио, аэропланы, аэростаты охватили весь земной шар... Создание ноосферы из биосферы есть природное явление, более глубокое и мощное в своей основе, чем человеческая история ... Это новая стадия в истории планеты, которая не позволяет пользоваться для сравнения, без поправок, историческим ее прошлым. Ибо эта стадия создает по существу новое в истории Земли, а не только в истории человечества». «Научная мысль че­ловечества работает только в биосфере и в ходе своего проявле­ния в конце концов превращает ее в ноосферу, геологически связывает ее разумом».

Для В. И.Вернадского человек, прежде всего носитель разума. Он верил, что разум будет господствовать на планете и преобра­жать ее разумно, предусмотрительно, без ущерба природе и лю­дям. Он верил в человека и его добрую волю. Организованная ра­зумом деятельность человека регулируется вторым биогеохими­ческим принципом, т. е. всегда стремится к своему максимально­му проявлению.

«Все человечество вместе взятое, — писал В.И.Вернадский, — представляет ничтожную массу вещества планеты. Мощь его свя­зана не с его материей, но с его мозгом, с его разумом и направ­ленным этим разумом его трудом».

«Разум человека меняет планету – есть одно из проявлений механизма биосферы». В.И. Вернадский считал человечество продолжателем дела всех живых организмов: задерживать и перераба­тывать солнечную энергию, переводить ее в сложные формы. Та­кова, можно сказать, космическая функция человечества. Ею оп­ределяется основное направление развития и биосферы, и ноо­сферы. Разум - результат долгой и направленной эволюции го­ловного мозга животных. Творения человека - это прежде всего продукт мысли, а затем продукт технической реализации идей. Ноосфера расширяется, проникая в космическую бездну и в глу­бину строения материи благодаря развитию приборов, достиже­нии техники и творческого труда.

Заключительный этап в истории биосферы, по В.И.Вернад­скому, это когда человечество стало решающим фактом преобра­зования природы. Он сформулировал основы учения о ноосфере (В. И. Вернадский, 1980, 1988). Сама идея о превращении челове­ка в решающий фактор преобразования биосферы получила при­знание еще до В.И.Вернадского. Но он впервые показал законо­мерность этого процесса, связав его с предшествующей эволюци­ей биосферы. Вызванные человеком изменения в геохимических циклах подготовлены всей предшествующей эволюцией биосфе­ры они способствуют ускорению миграции атомов и увеличению свободной энергии в биосфере. «Лик планеты - биосфера - хи­мически резко меняется человеком сознательно и главным обра­зом бессознательно. Меняется человеком физически и химически воздушная оболочка суши, все ее природные воды» (В.И. Вернадский, 1980).

Рассмотрев закономерности эволюции жизни, Вернадский при­шел к выводу, что в человеке биологическая эволюция исчерпала себя. Ноосфера - закономерный этап в развитии биосферы, в пределах которого разум человека станет общепланетарной си­лой   преобразующей лик Земли не только в соответствии с по­требностями человека, но и с учетом законов биосферы. «Ноо­сфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше». «Ноосфера - последнее из многих состоя­ний эволюции биосферы в геологической истории ...» (В. И Вер­надский, 1980). Ноосфера - естественное тело, ком­понентами которого будут литосфера, гидросфера, атмосфера и мир живых организмов, преобразованные разумной деятельнос­тью человека. Со временем в ноосферу будет включено и около­земное космическое пространство.

В то же время В.И.Вернадский осознавал, что человечество находится: лишь на начальном этапе развития ноосферы. С горечью он отмечал, что исчезают многие виды, изменяются соотно­шения между видами, природные экосистемы заменяются искус­ственными, перестраиваются биотические связи, упрощается структура трофических цепей. Культурные экосистемы обладают меньшей геохимической энергией и сохраняются только при ус­ловии дополнительной затраты энергии человеком. Опираясь на данные науки о химическом составе, массе, коэффициенте раз­множения, скорости распространения и геохимической энергии культурных растений, Вернадский сделал вывод, что создавае­мые человеком виды обладают меньшей геохимической энерги­ей, чем их дикие предки. Не случайно они проигрывают конку­ренцию сорным видам. Замена диких форм культурными дестаби­лизирует биологический круговорот.

В.И.Вернадский был глубоким оптимистом. Во время самой разрушительной из войн в истории человечества в трудах ученого звучала уверенность в победе гуманизма и справедливости: «Ис­торический процесс на наших глазах коренным образом меняется. Впервые в истории человечества интересы народных масс — всех и каждого — и свободной мысли личности определяют жизнь че­ловечества, являются мерилом его представлений о справедливо­сти. Человечество, взятое в целом, становится мощной геологи­ческой силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом, стано­вится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыс­лящего человечества как единого целого». Вернадский был убеж­ден, что закономерным итогом развития биосферы будет победа разума и гуманизма: «... идеалы нашей демократии идут в унисон со стихийным геологическим процессом, с законами природы, отвечают ноосфере» (В.И.Вернадский, 1980).

В.И.Вернадский всесторонне, в онтологическом, логическом и гносеологическом аспектах, обосновал понимание учения о биосфере как общетеоретической основы всего естествознания в целом. После появления учения о биосфере уже нельзя ограничи­ваться представлением о естествознании как некоторой бесфор­менной совокупности знаний о природе. Оно имеет свои общие принципы, свою стержневую линию развития, заключающуюся в движении к учению о биосфере. Общее естествознание впервые за всю свою историю получает наконец в лице учения о биосфере развитую научно-теоретическую форму.