Учение Вернадского о биосфере

Учение о Биосфере

 

Нет ничего сильнее жажды  познания, силы сомнения…

В.И. Вернадский

 

Учение Вернадского о  биосфере – это целостное фундаментальное  учение, органично связанное с  важнейшими проблемами сохранения и  развития жизни на Земле, знаменующее  собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся  саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.

Повествование автора начинается с очерка первого «Биосфера в  космосе».  Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое  тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли  и Космоса. Первое, чему уделяется внимание – это бесконечное число излучений разного рода, заполняющих все пространство: «Мы едва начинаем сознавать их разнообразие, понимать отрывочность и неполноту наших представлений об окружающем и проникающем нас в биосфере мире излучений, об их основном, с трудом постижимом уму, привыкшему иным картинам мироздания, значении в окружающих нас процессах». Вернадский акцентирует внимание на колоссальном значении космического излучения для биосферы, что, в свою очередь, неизбежно влияет на лик Земли. Исходя из этого, автор видит в веществе биосферы проявление космического механизма. Более того, Вернадский настаивает на сходстве строения космического вещества, вещества Земли и вещества земной коры.  «Нельзя сомневаться, что и вещество более глубоких частей планеты того же характера, хотя химический состав его иной и хотя, по-видимому, оно всегда чуждо земной коре». Рассматривая вопросы формирования химического состава земной коры Владимир Иванович отмечает важность следующих явлений: «1) особое положение элементов земной коры в периодической системе; 2) их сложность и 3) неравномерность их распространения».

Вернадский не оставляет  без внимания исключительное значение солнечного излучения: «Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена биосфера». В связи с этим, следует отметить роль следующих проявлений солнечной активности:

- короткие ультрафиолетовые волны солнечной радиации;

- длинные красные тепловые и промежуточные лучи видимого светового спектра;

- инфракрасное излучение;

- тепловая энергия Солнца.

В главе под названием  «Эмпирическое обобщение и гипотеза»  Вернадский настаивает на эмпирическом подходе изучения явлений природы, не считаясь с гипотезами. Далее  следует различение понятия научной  гипотезы  и эмпирического обобщения.   «Эмпирическое обобщение опирается на факты, индуктивным путем собранные, не выходя за их пределы и не заботясь о согласии или несогласии полученного вывода с другими существующими представлениями о природе».  «При гипотезе принимается во внимание какой-нибудь один или несколько важных признаков явления и на основании только их строится представление о явлении, без внимания к другим его сторонам». В связи с этим, Владимир Иванович приводит следующие положения:

«1) В течении всех биологических периодов не было и нет никаких следов абиогенеза;

2) Никогда в течении всего геологического времени не наблюдались азойные геологические эпохи;

3) Отсюда следует, что,  во-первых, современное живое вещество  генетически связано с живым  веществом всех прошлых эпох  и, что, во-вторых, в течении всего этого времени условия земной среды были доступны для его существования, т.е. непрерывно были близки к современным;

4) В течении всего этого геологического времени не было резкого изменения в какую-нибудь сторону в химическом влиянии живого вещества на окружающую его среду: все время на земной поверхности шли те же процессы выветривания, т.е. в общем наблюдался тот же средний химический состав живого вещества и земной коры, какой мы и ныне наблюдаем;

5) Из неизменности процессов  выветривания вытекает и неизменность  количества атомов, захваченных  жизнью, т.е. не было больших  изменений в количестве живого  вещества;

6) В чем бы явления  жизни не состояли, энергия, выделяемая  организмами, есть в главной  своей части, а может быть  и целиком, лучистая энергия  Солнца. Через посредство организмов  она регулирует химические проявления  земной коры».

Резюмируя сказанное, Вернадский  утверждает, что «ряд проблем, которые  ставятся в науке главным образом, в философских ее обработках, исчезает из круга нашего рассмотрения, так  как они не вытекают из эмпирических обобщений и не могут быть построены  без гипотетических предположений».

В главе именуемой «Живое вещество в биосфере» Вернадский  рассматривает биосферу как область  сосредоточения жизни. Вместе с этим, «прекращение жизни было бы неизбежно  связано с прекращением химических изменений если не всей земной коры, то во всяком случае, ее поверхности – лика Земли, биосферы». С прекращением жизни процессы на Земле стали бы инертны, а лик Земли стал подобен лику Луны. Кроме этого, автор отмечает, что наблюдение окружающей среды постоянно указывает на существование в биосфере механизма автоматичности процессов. Благодаря размножению организмов можно наблюдать движение живых организмов, «совершающееся с удивительной и неизменной математической правильностью, идет в биосфере непрерывно и является характернейшей и важнейшей по своим эффектам чертой ее механизма». При этом в движении происходит передача энергии, что делает этот процесс особенным. В размножении выражается скорость передачи жизни. Вернадский предложил следующие эмпирические обобщения:

«1)Размножение организмов выражается геометрическими прогрессиями;

2) Бесконечность возможности  проявления размножения организма  сказывается в подчинении этого  проявления в биосфере, т.е. растекания  живого вещества, правилу инерции;

3) Темп размножения, сказывающийся в таком эффекте отличен для каждого организма и находится в тесной зависимости от размеров организма».

При этом, стоит заметить, что предложенные эмпирические положения выражены вне времени и пространства. В продолжении Вернадский отмечает, что все организмы на Земле живут в ограниченном пространстве с ограничением всех величин. При этом, скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества.  Вместе с этим «есть предельное, одинаковое для всех организмов, наибольшее расстояние, по какому может распространятся передача жизни». Владимир Иванович утверждает, что «для всякого вида или расы есть максимальное количество неделимых, которое не может быть никогда превзойдено». Скорость передачи жизни, в свою очередь, позволяет иметь представление о геохимической энергии жизни разных организмов и об энергии жизни в биосфере. После этого, Вернадский обращает внимание  на газовый обмен, свойственный организму, т.е. дыхание, которое определяет весь темп размножения.

В главе «Зеленое живое  вещество» автор рассматривает  зеленое живое вещество суши и  моря, их основные различия, а также  влияние человека и его последствия. Вместе с этим,  «зеленое вещество, несмотря на все его значение, не охватывает всех основных проявлений жизни в биосфере». Важно отметить  значительность явления, регулирующего всю геохимическую историю в биосфере: закон бережливости, в рамках которого весомое значение составляет газовый обмен – дыхание.

В заключении первого очерка Вернадский резюмирует: «появление и образование в нашей планете живой материи есть главным образом явление космического характера, и это чрезвычайно ярко проявляется в отсутствии абиогенеза».

Очерк второй, имеющий название «Область жизни» начинается с главы  «биосфера – земная оболочка». Данная глава посвящена геосфере, как  «одной из больших концентрических  областей нашей планеты – земной коры». Автор отмечает, что «ядро земного шара имеет совершенно иной химический состав, чем та земная кора, в которой мы находимся». Вместе с этим, говоря о симе, можно отметить изменчивость физических и химических свойств в зависимости от расстояния изучаемых точек от центра планеты. Можно говорить о симе, как «об области планеты, богатой свободной энергией». Вернадский заявляет, что «ниже изостатической поверхности отсутствует возможность механических нарушений и химических различий в слоях одинаковой глубины: должно существовать полное равновесие вещества и энергии". Далее автор отмечает, что изучение земных оболочек достигалось в течение долгого времени. На настоящий момент  «можно различить термодинамические оболочки, определяемые величинами температуры и давления, фазовые оболочки, характеризуемые физическим состоянием входящих в их состав тел, и, наконец, химические оболочки, отличающиеся своим химическим составом». «В земной коре можно отличить четыре разные формы нахождения химических элементов, через которые они проходят в течение хода времени и которые определяют их историю. Эти четыре формы суть следующие: 1) горные породы и минералы, где преобладают стойкие и неподвижные молекулы и кристаллы комбинаций элементов; 2) магмы – вязкие смеси газов и жидкостей, находящиеся в состоянии подвижной смеси диссоциационных атомных систем, в которой отсутствуют и кристаллы, и молекулы нашей химии; 3) рассеяния элементов; 4) живое вещество, состояние атомов в котором не ясно».

Глава «живое вещество первого  и второго порядка в биосфере»  начинается со слов: «пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни». Далее Вернадский заявляет: «жизнь постепенно, медленно приспособляясь захватила биосферу и что захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни в связи с этим, есть результат приспособляемости в ходе времени». Автор разделяет организмы на две различные группы: на живое вещество первого порядка и живое вещество второго порядка. Стоит отметить автотрофные организмы , «которые берут все нужные им для жизни химические элементы в современной биосфере из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма». Вернадский замечает, что распределение живого в биосфере «целиком определяется полем устойчивости зеленой растительности, другими словами – областью планеты, пронизанной солнечным светом». Автор придает особое значение концентрации жизни, свободной от зеленых организмов: донная живая пленка гидросферы, нижние части прибрежных сгущений жизни Океана, донные живые пленки водных бассейнов суши. Вернадский замечает, что «в морских глубинах усиливается свечение организмов».

При рассмотрении поля устойчивости жизни, Владимир Иванович определяет ее как область, в которой жизнь  может достигнуть полного развития. Гетерогенное поле делится на два поля: гравитационное и поле молекулярных сил. К важнейшим признакам, характеризующим оба поля устойчивости жизни автор относит:

1. Температура;
2. Давление;
3. Фаза среды;
4. Химизм среды;
5. Лучистая энергия.

 Однако, Вернадский замечает, что «земное поле устойчивости жизни далеко не целиком занято живым веществом». Данное утверждение можно отнести к стратосфере. « Мы наблюдаем медленное движение жизни в новые области, завоевание ею этого поля в течении геологического времени». Живое вещество проникает в атмосферу, чем непосредственно оказывает  на нее влияние.

При описании гидросферы Владимир Иванович констатирует факт неизменчивости на протяжении всей геологической истории, начиная с археозоя. В строении океана автор выделяет такие участки, которые называет пленки и сгущения, образующие области наибольшей трансформации солнечной энергии. Вернадский устанавливает свойства  пленок и сгущений жизни:

«1) По отношению к характеру  их зеленого живого вещества и его  в них распределению;

2) По отношению к распределению  в них во времени и пространстве  создания нового живого вещества  гидросферы;

3) По отношению к геохимическим  процессам в пленках и сгущениях  в связи с историей отдельных  химических элементов в земной  коре».

«С одной стороны, вся  поверхность океана является областью растительного, хлорофиллового планктона, с другой – местами выступают  на первое место большие растительные организмы: морские водоросли и  травы». Живое вещество в океане составляет небольшую его часть. Вернадский выделяет четыре статические  скопления жизни в океане: «две пленки – планктон и донную – и два сгущения – прибрежное (морское) и саргассовое». «Основной, наиболее характерной формой концентрации жизни является верхняя тонкая живая пленка планктона, богатого зеленой жизнью». Донная живая пленка представляет собой две части – пелоген, где развивается богатая животная жизнь и слой грязи дна.

Автор утверждает, что во всех этих биоценозах размножение происходит  с определенным ритмом, который отвечает ритму геохимической работы живого вещества. «Смена темпа размножения – характерная и постоянная, различная для каждого организма – повторяется для каждого года с неизменной точностью, как повторяются все явления, связанные с космическими причинами».

Вернадский убежден: «во все геологические периоды существовало то же самое распределение жизни в гидросфере и сказывалось то же самое неизменное ее проявление в химии планеты». Вместе с этим, иным образом предстает суша : «жизнь прокладывает сушу почти сплошной пленкой».  «На поверхности суши чередуются участки живой пленки в десятки метров (области лесов) и в немногие метры мощность (травяной покров). Изменения в структуре пленки посредством деятельности человека – это «новое явление в геологической истории планеты, еще не учтенное в своем геохимическом эффекте».

В заключение, Владимир Иванович резюмирует: «все живое представляет неразрывное целое, закономерно связанное не только между собою, но и с окружающей косной средой биосферы». Вернадский констатирует факт – «существование биосферы в течении всех геологических периодов, с самых древних их проявлений, с архейской эры. Эта биосфера в основных своих чертах представляла один и тот же химический аппарат». «Жизнь остается в главных своих чертах в течении геологического времени постоянной, меняется только ее форма».