Роль В.І.Вернадського у вченні про біосферу

Володимир Іванович Вернадський (1863 - 1945) - великий український натураліст і філософ, який багато зробив для відродження України, її культури і науки. Він був першим президентом

Всеукраїнської Академії Наук, організатором Національної книгозбірні України. В.І.Вернадський був у числі перших, хто сприймав Землю як єдиний живий організм, в якому, на перший погляд, зовсім різні процеси у трьох зовнішніх сферах Землі - літосфері, гідросфері і атмосфері - тісно пов'язані між собою.

В.І.Вернадський один з перших усвідомив величезний перетворюючий вплив живих організмів на всі три зовнішні оболонки Землі в планетарному масштабі, тісну взаємодію і взаємозалежність усіх форм життя. Це дало йому поштовх до створення всеохоплюючої теорії біосфери, тобто тієї частини зовнішніх оболонок нашої планети, яка безпосередньо пов'язана з існуванням життя на Землі. В.І.Вернадський (1934) дав таке визначення біосфери: "біосфера являє собою оболонку життя - область існування живої речовини".

Вернадський особливо виділив перетворюючий вплив на Землю однієї з форм життя - людини через її розумну діяльність і передбачив швидке зростання глибини і масштабів цього впливу. Природні об'єкти, які вже зазнали впливу людської діяльності, він відносив до "ноосфери" - тобто до "сфери розуму", і передбачав, що ноосфера буде швидко розширюватися, охоплюючи все більшу частину Землі - від глибоких її надр до найвищих шарів атмосфери.

У золотий фонд світової науки увійшла робота В.І.Вернадського "Декілька слів про ноосферу", яка з'явилася в 1944 році. Тут у концентрованому вигляді викладене його бачення еволюційно-історичного процесу, перспектив майбуття людства як космічного феномена. Головна ідея роботи: під впливом розвитку науки й пізнання ноосфера має стати цариною розуму, де панують закони мудрості й гармонії. Вернадський писав: "людство, взяте в цілому, стає могутньою геологічною силою. І перед ним, перед його думкою та працею, постає питання про перебудову біосфери в інтересах вільно мислячого людства як єдиного цілого". Він вважав, що ноосфера - це такий стан біосфери, в якому проявляється розум і спрямована ним праця людини як нова, небувала на планеті геологічна сила.

Проте, життя на Землі безпосередньо залежить від низки космічних факторів, найголовнішим (але далеко не єдиним) з яких завжди вважалося випромінювання Сонця. Усвідомлення перетворюючого впливу життя на одне з космічних тіл - планету Земля і безпосереднього зв'язку життя з космічними факторами дозволили В.І.Вернадському висловити свою всесвітньовідому тезу: життя на Землі - явище космічне. На його думку, зародки життя заносяться з Космосу на всі планети, які виникають у Всесвіті, а далі за сприятливих умов різні форми життя можуть еволюціонувати, урізноманітнюватись і вдосконалюватись - залежно від конкретних умов даної планети, посилаючи в свою чергу зародки життя у космос на всі інші планети Всесвіту. Вернадський не поділяв гіпотез про "спонтанне" зародження життя на Землі з неживої речовини.

Зародки теорії біосфери і усвідомлення взаємозв'язку багатьох процесів у зовнішніх оболонках Землі були вже в роботах попередників. Але таку цілісну й завершену систему уявлень про "космізм життя" В.І.Вернадський сформулював у своїх творах уперше в історії людства.

Слід, проте, зазначити, що ноосфера Вернадського не зовсім відповідає сучасним уявленням про гармонійне співіснування людини і біосфери. Будучи представником своєї епохи, В.І.Вернадський уявляв собі ноосферу як "технократичний рай", у якому всі природні регуляторні функції біосфери мав би перебрати на себе "всесвітній розум". Тепер, на зламі тисячоліть, стало зрозумілим, що людство повинне пристосуватися до біосфери, "вписатися" в неї, а не намагатися її перебудувати.

Властивості живої речовини

За В.І.Вернадським, основними складовими біосфери є жива речовина, біогенна речовина (нежива органіка), косна (мінеральна нежива) речовина, біокосна речовина, космічна речовина і радіоактивна речовина.

Все живе в біосфері утворює живу речовину. Жива речовина - це біомаса живих організмів: рослин, тварин і мікроорганізмів. Живі організми відіграють дуже велику роль у геологічних процесах, які формують обличчя Землі. Хімічний склад сучасних атмосфери і гідросфери зумовлений життєдіяльністю організмів. Велике значення організми мають також для формування літосфери - більшість порід, і не лише осадових, а й метаморфічних, так чи інакше пов'язані своїм походженням з біосферою.

Мінеральна нежива речовина переробляється життям, перетворюється в нову якість. Живі організми не лише пристосовуються до умов зовнішнього середовища, а й активно їх змінюють. Таким чином, жива та нежива речовини на Землі становлять гармонійне ціле.

Згідно вчення В.І.Вернадського, вища форма розвитку матерії - життя - видозмінює інші планетарні процеси: "Можна без перебільшення твердити, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети - біосфери - цілком перебуває під впливом життя, тобто визначається живими організмами. Незаперечно енергія, що надає біосфері ЇЇ звичайного вигляду, має космічне походження, її випромінює Сонце у формі променистої енергії. Але саме живі організми, тобто совокупність життя, перетворюють цю космічну променисту енергію в земну, хімічну і створюють нескінченну різноманітність нашого світу. Це живі організми, які своїм диханням, своїм живленням, своїм метаболізмом, своєю смертю і своїм розмноженням, постійним використанням своєї речовини, а головне - триваючою сотні мільйонів років безперервною зміною поколінь породжують одне з найграндіозніших планетарних явищ, що не існують ніде, крім біосфери".

Одним з проявів біологічної активності організмів є швидкість їх розмноження. Одноклітинна водорость діатомея теоретично здатна за вісім днів утворити масу живої матерії, що дорівнює земній, а протягом наступного дня подвоїти її.

Згідно з сучасними оцінками, суха маса живої речовини на Землі становить 2 - 3 трильйони тон. Це порівняно з основними сферами Землі дуже мала величина. Але жива речовина відрізняється від неживої надзвичайно високою активністю, зокрема, дуже швидким кругообігом речовин. Вся жива речовина біосфери оновлюється в середньому за вісім років. Життєдіяльність тварин, рослин і мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовин між організмами та середовищем, внаслідок чого всі хімічні елементи земної кори, атмосфери і гідросфери багаторазово входили до складу тих чи інших організмів.

Живі організми відіграють величезну роль в акумуляції сонячної енергії. Наприклад, поклади кам'яного вугілля - це не що інше, як сонячна енергія, накопичена зеленими рослинами минулих геологічних епох. Так само можна визначити й природу багатьох мінералів, зокрема вуглекислого кальцію, який утворює величезні маси вапняків і майже на 100% має біогенне походження. Важливу роль живі організми відіграють у накопиченні багатьох металів, таких, як залізо, мідь, марганець. Велике значення для біосфери й господарської діяльності людини має біологічний кругообіг азоту, сірки, фосфору та інших елементів. Жива речовина значно прискорила й змінила кругообіги в біосфері різних речовин - води, кисню, азоту, вуглецю тощо.

Такі властивості живої речовини, як постійне споживання й перетворення енергії, швидкий обмін речовинами між організмами й середовищем, здатність до самовідтворення і організації складних саморегульованих біологічних систем, визначають її основні функції в біосфері. Для живої речовини В.І.Вернадський (1967) виділяв такі основні функції: газову, кисневу, окислювальну, відновлювальну, кальцієву, концентраційну, руйнівну, метаболічну і дихальну. Він уперше ввів та обґрунтував поняття плівки життя - тобто суцільного біогеоценотичного покриву Землі.

Ця плівка життя визначається як загальнопланетний шар зосередження і розтікання життя рослин, тварин і мікроорганізмів. Вона співпадає з поверхнею контакту твердої, водної та газової сфер Землі, дуже неоднорідна в просторі й часі за видовим складом організмів і функціональною будовою. Плівка життя є структурним компонентом біосфери, її матеріально-енергетичним блоком, в якому здійснюються всі основні процеси перетворення сонячної енергії, синтезу органічної речовини, її накопичення, руху вздовж трофічних ланцюгів і ресинтезу, еволюції живих форм і їх системних поєднань. У цій плівці виникла і розвинулась людина як біологічний вид, вона стала природним середовищем існування людського суспільства (Голубець, 1997).

Основними функціями плівки життя біосфери є:

* Енергетична - функція накопичення вільної енергії в органічних сполуках. Наявність такої енергії є передумовою самоорганізації, саморозвитку і самозбереження живої речовини. Лише шляхом її використання живі істоти можуть забезпечувати найрізноманітніші види руху, роботи, боротьби за існування, пристосування до мінливих умов природного середовища тощо.

* Організаційна - забезпечує гармонійні взаємовідношення та коеволюцію живих істот в екосистемах, такі ж взаємовідношення між екосистемами, їх гомеостаз, стабільність розвитку в мінливих умовах зовнішнього середовища і стійкість до зовнішніх збурювальних чинників.

* Біогеохімічна - охоплює процеси біотичного кругообігу, газового обміну, транспорту, трансформації і концентрації хімічних елементів і води, окислення та відновлення мінеральних і органічних сполук, тобто всі процеси, пов'язані з перетвореннями речовини в рідкому, твердому й газоподібному станах.

* Водотрансформаційна - функція поглинання і виділення води в процесі життєдіяльності організмів, перетворення опадів у наземних екосистемах.

* Середовищна (середовищетвірна) - створення плівкою життя середовища, внутрішніх сприятливих умов для збалансованого існування всіх її живих компонентів.

Якщо в біосфері плівка життя є шаром зосередження живих істот, то в сучасній глобальній геосоціосистемі - соціосфері її можна вважати шаром концентрації життя і виробничої діяльності людини. До найголовніших функцій плівки життя в соціосфері належать середовищна, продукційна, редукційна, ресурсна, рекреаційна та естетична.