Эволюция биосферы. Ноосфера как стадия эволюции биосферы

Высокая степень замкнутости биотического круговорота и биологическая регуляция окружающей среды – закономерный результат эволюции биосферы. Эволюция биосферы состоит из добиотической фазы, в ходе которой химическая эволюция подготавливала возникновение жизни, и собственно биологической эволюции. Согласно сложившимся представлениям последовательность основных этапов такова [1, 2]:

Добиотическая эволюция:

1. Образование планеты и ее атмосферы (около 4,5 млрд лет назад). Первичная атмосфера имела высокую температуру, была резко восстановительной и содержала водород, азот, пары воды, метан, аммиак, инертные газы, возможно, диоксид углерода, цианистый водород, формальдегид и другие простые соединения.

2. Возникновение абиотического круговорота веществ в атмосфере за счетее постепенного остывания и энергии солнечного излучения. Появляется жидкая вода, формируется гидросфера, круговорот воды, водная миграция элементов и многофазные химические реакции в растворах. Благодаря автокатализу происходит образование и рост молекул.

3. Образование органических соединений в процессах конденсации иполимеризации простых соединений углерода, азота, водорода, кислорода за счет энергии ультрафиолетового излучения Солнца, радиоактивности, электрических разрядов и других энергетических импульсов. Аккумуляция лучистой энергии в органических веществах в результате фотохимических реакций.

4. Возникновение круговорота органических соединений углерода,включающего реакции аккумуляции солнечной энергии и окислительновосстановительные реакции. Дальнейшее усложнение органических веществ и появление устойчивых комплексов макромолекул, обладающих способностью к редупликации; возникновение молекулярных систем самовоспроизведения.

Биотическая эволюция:

5. Возникновение жизни (около 3,5 млрд лет назад). Структуризациябелков и нуклеиновых кислот с участием биомембран приводит к появлению вирусоподобных тел и первичных клеток, способных к делению, – сначала хемоавтотрофных прокариот, затем – эукариот. Возникает биотический круговорот и формируются биосферные функции живого вещества.

6. Развитие фотосинтеза и обусловленное им изменение состава среды: биопродукция кислорода служит причиной постепенного перехода к окислительной атмосфере. Ускоряется биогенная миграция элементов. Появление многоклеточных организмов, наземных растений и животных приводит к дальнейшему усложнению биотического круговорота. Возникают сложные экологические системы, содержащие все уровни трофической организации. Достигается высокая степень замкнутости биотического круговорота.

7. Увеличение биологического многообразия и усложнение строения ифункциональной организации живых существ и биосферы в целом. Организмами заняты все экологические ниши на планете. Полностью сформировались средообразующая функция биосферы и биологический контроль ее гомеостаза. Преобразование среды вследствие деятельности организмов оказывает обратное действие на биоту и уравновешивается ее средорегулирующей функцией.

8. Появление человека – лидера эволюции. Возникновение и развитиечеловеческого общества, вовлечение в техногенез непропорционально больших (по мерам биосферы) потоков вещества и энергии нарушает замкнутость биотического круговорота, вызывает антропогенные экологические кризисы и становится негативным фактором эволюции.

В современную эпоху наступил качественно новый этап развития биосферы, когда деятельность человека, преобразующая поверхность Земли, по своим масштабам стала соизмеримой с геологическими процессами. Как отмечал В.И. Вернадский, биогеохимическая роль человека за последнее столетие стала значительно превосходить роль других, наиболее активных в биогеохимическом отношении организмов.

В 1944 г. В.И. Вернадский развил представление о переходе биосферы в ноосферу – высшую стадию развития биосферы, связанную с возникновением и развитием в ней цивилизованного человечества. Этап, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития на Земле [4].

Термин «ноосфера» был предложен французским естествоиспытателем Э.Леруа в середине 1920-х гг. По мнению Э.Леруа, ноосфера характеризует процесс перехода биосферы в новое эволюционное состояние под воздействием человека. На творчество Э.Леруа оказала сильное влияние работа В.И.Вернадского «Автотрофность человечества», опубликованная на французском языке в 1925 г. В ней обращалось внимание на особую роль человека в преобразовании биосферы, переводе ее в качественно новое состояние. «В биосфере существует великая геологическая, быть может, космическая сила, планетарное действие которой обычно не принимается во внимание. Эта сила есть разум человека, устремленная и организованная воля его, как существа общественного», — писал великий ученый [4, с. 256].

Определенное развитие концепция ноосферы получает в работах другого французского ученого и философа П.Тейяр де Шардена, особенно в его книге «Феномен человека». Ноосфера, в его трактовке, возникает и развертывается вне биосферы. Это пласт мыслей, «обволакивающий» планету.

Новое содержание понятию «ноосфера» придал В.И.Вернадский в последние годы своей жизни. Для него ноосфера – такое же материальное образование, как и биосфера. Он писал: «Наблюдается интенсивный рост влияния одного вида живого вещества – цивилизованного человечества – на изменение биосферы. Под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера переходит в новое состояние – в ноосферу» [4, с. 258].

Представление о ноосфере позволяет раскрыть перспективу современной цивилизации, вырастающую из осмысления развития природы и человеческой деятельности. Оно ориентирует человечество в оптимальном выборе пути дальнейшего развития – в гармонии с природой. В эпоху ноосферы развитие общества должно достичь определенной устойчивости, ибо предполагается, что развитие цивилизации происходит с обязательным учетом природных основ и гуманистических ценностно-мировоззренческих установок.

Ноосфера – это порождение разума человека, и ее развитие должно основываться на высшем проявлении интеллекта – научном познании, на глубоко продуманных и аргументированных действиях людей. В наше время благодаря науке человек становится решающей силой в общем эволюционном процессе и круговоротах биосферы. Свои биосферные функции он сможет выполнить именно в эпоху ноосферы. В.И.Вернадский, поднимая проблему регулирования обмена веществ с биосферой, имел в виду не только естественные взаимоотношения человека с природной средой, но и связи, обусловленные социальной деятельностью человека. Эти идеи оказались чрезвычайно актуальными в современных условиях. Они все в большей степени находят отражение в способах решения проблем социальной экологии.

Основные предпосылки перехода биосферы в ноосферу следующие:

• высокий уровень развития науки, всесторонняя обоснованностьлюбой человеческой деятельности;

• политическое единство человечества, исключающее войны изжизни людей;

• высокое качество жизни людей в самых разных частях нашейпланеты;

• социальное равенство людей на Земле, исключающее национализм,расизм, нищету, эксплуатацию;

• развитость средств массовой информации и коммуникаций;

• наличие альтернативных технологий, источников энергии, особенно эффективных способов утилизации энергии Солнца.

Ноосфера – это становление качественно нового состояния в ходе эволюции планеты, когда процессы и явления биосферы в конечном счете направляются человеческим интеллектом. В этот период определяются способы и средства целенаправленного, двуединого развития биосферы и общества, обеспечивающие их гармоничное развитие [32].

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Дайте определение биосферы. Какие компоненты входят в состав биосферы и что является верхней границей биосферы?

2. Назовите свойства живого вещества. Какие из них, по вашему мнению,наиболее важны и можно ли выделить одно из свойств в качестве основного?

3. Исходя из геохимических функций живого вещества, поясните роль живых организмов в преобразовании абиотической окружающей среды и создании условий, благоприятных для жизни.

4. Чем обусловлено такое свойство биосферы, как целостность? Дайте ответ, опираясь на другие свойства биосферы.

5. Какие типы круговоротов веществ существуют в природе и чем они различаются?

6. Охарактеризуйте круговороты углерода и азота. К какому типу биогеохимического круговорота веществ они относятся? В чем их сходство и различие?

7. Охарактеризуйте круговороты фосфора и серы. К какому типу биогеохимического круговорота веществ они относятся? В чем их сходство и различие?

8. Поясните, каким образом человек нарушает круговороты основных биогенных элементов – углерода, азота, фосфора и серы.

9. Что такое ноосфера? Как представлял себе В. И. Вернадский становление ноосферы?

Глава 5. ЧЕЛОВЕК В БИОСФЕРЕ

Окружающая среда человека

Окружающая среда современного человека состоит из четырех взаимосвязанных компонентов [17, 25].

1. Собственно природная среда («первая природа») – факторы естественного происхождения, воздействующие на человека. Она состоит из среды абиотической (солнечный свет, ветер, химический состав атмосферы и природных вод, магнитное и гравитационное поля и т.д.) и среды биотической (животные, растения и микроорганизмы природных экосистем).

2. Квазиприродная среда («вторая природа») – преобразованные человеком экосистемы. Это пахотные земли, грунтовые дороги, сады, парки, лесопарки. Они постепенно разрушаются без регулирующего воздействия человека. Расширение территорий квазиприродной среды требует возрастающих вещественно-энергетических затрат на ее поддержание.

3. Искусственная, или техногенная, среда («третья природа») – весь искусственный мир, созданный человеком, не имеющий аналогов в естественной природе, чуждый ей. Без непрерывного обновления он немедленно начинает разрушаться. Сюда относятся асфальт и бетон современных городов (здания, дороги и т.д.), транспорт, технологическое оборудование, мебель и все вещи, необходимые человеку и т.д.

4. Социальная среда создается отношениями между людьми и их группами, отношениями между людьми и создаваемыми ими материальными и культурными ценностями, воздействующими на человека. Воздействие включает:

• экономическую обеспеченность в соответствии с выработаннымобществом эталоном (это обеспеченность жильем, пищей, одеждой и другими потребительскими товарами);

• возможность пользоваться материальными и культурными ценностями (театрами, музеями, библиотеками, товарами и т.д.);

• степень уверенности в завтрашнем дне (отсутствие или наличиестраха перед социальным кризисом, потерей работы, болезнью, голодом и т.д.):

• моральные нормы общения;

• обеспеченность социально-психологическим пространственнымминимумом, позволяющим избежать нервно-психического стресса от перенаселения. Скученность отрицательно сказывается на психическом состоянии людей и их здоровье.

Социальная среда интегрируется с природной, квазиприродной и искусственной средами. Все факторы каждой из сред тесно взаимосвязаны и составляют объективные и субъективные стороны «качества жизни человека». Ни в коем случае нельзя думать, что какой-то из элементов может быть заменен другим или безболезненно выброшен из общей системы окружающей человека среды. Элементы среды способны лишь усиливать или ослаблять действие друг друга. Так, например, природный климатический дискомфорт можно ослабить лучшей организацией искусственной и социальной сред.

Благодаря достижениям научно-технического прогресса человек преодолел свою зависимость от условий собственно природной среды (природных лимитирующих факторов). Но при этом он все более попадает в зависимость от условий, создаваемых другими компонентами окружающей среды – квазиприродной, искусственной и социальной средами. Под их воздействием организм человека испытывает огромные нагрузки. Так, квазиприродная и искусственная среды являются источником химических, физических и биологических загрязнений. Факторы социальной среды могут привести к психологическим стрессам и истощению нервной системы человека.