Стабильность биосферы - возможность биосферы сохранять свое состояние, противостоять внутренним возмущениям, включая любые антропогенные влияния, путем выработки в ней саморегулирующих механизмов.

Саморегуляция - возможность естественной системы к возобновлению внутренних свойств после кратковременного естественного или антропогенного влияния.

Саморегуляция основана на принципе обратных связей отдельных составляющих естественных систем, подсистем и экологических компонентов. Так, например, искусственное или естественное влияние (полив, дождь, удобрения) привело к резкому росту еды для некоторых животных. Численность этой популяции быстро начала расти, они стали поедать весь корм, и вскоре, корма стало недостаточно и численность данной популяции, стала падать. В результате обратной связи поддерживается динамическое равновесие между потоками вещества и энергии в биосфере и отдельных ее частях. К саморегуляции относится и процесс самоочистки окружающей среды.

Самоочистка - возможность среды разрушать, переделывать или переводить в индифферентное состояние загрязняющие компоненты природного техногенного и бытового происхождения, которые к ней попадают.

Очистка природной среды от органических загрязняющих веществ наступает в результате минерализации, а от неорганических - в результате химических реакций, которые превращают их в безвредные минеральные соединения. Некоторые высшие растения и микроорганизмы активно очищают среду от загрязнений, расщепляя не свойственные природе вещества.

Обобщая результаты исследований в области геологии, палеонтологии, биологии и других естественных наук, В. И. Вернадский пришел к выводу, что биосфера – это «стойкая динамическая система, равновесие которой установилось в основных чертах и неизменно действует в течение 1,5-2 млрд. лет». В. И. Вернадский показал, что стабильность биосферы за это время оказывается в постоянстве ее общей массы (), энергии связанной с живыми веществами () и среднего химического состава всего живого. Стабильность биосферы В. И. Вернадский связывал с тем, что функции жизни в биосфере - биохимические функции неизменённые в течение геологического времени, и ни одна из них не появилась опять.

Все функции живых организмов (создание газовой среды, окислительные процессы, концентрация химических элементов, и т. д.) не могут выполняться организмами любого одного вида, а только их комплексом. Отсюда В. И. Вернадский делает важный вывод: биосфера Земли сформировалась с самого начала как сложная система с огромным количеством видов, каждый из которых исполняет свою роль в общей системе.

Стабильность биосферы с самого начала была обусловлена ее сложностью.

В. И. Вернадскому принадлежит открытие основного закона биосферы - количество живого вещества является планетарной константой со времени архейской эры, то есть за все геологическое время.

За это время живые организмы морфологически изменились, но количество живого вещества оставалось неизменным. Как считал В. И. Вернадский, в сложной организации биосферы происходили, в пределах живого вещества, только перегруппировка химических элементов, а не коренное изменение состава и количества.

Самоорганизация биосферы

 

Согласно второго закона термодинамики, если рассматривать Вселенную как закрытую систему, она идет к своей неминуемой дезинтеграции, так как запас концентрированной энергии, за счет которой происходят все процессы в биосфере, рано или поздно будет исчерпан.

Если запас полезной энергии в системе уменьшается, то ее способность поддерживать организованные структуры ослабевает. Высокоорганизованные структуры распадаются на менее организованные. Мера внутренней неустроенности системы - энтропия - растет. Второй закон термодинамики предусматривает все более однородное будущее окружающей среды.

Теория эволюции органического мира рассматривает биосферу как открытую систему, которая находится в не равновесном состоянии и обменивается веществом, энергией и информацией, с окружающей средой. Термодинамика открытых систем изучает не равновесные процессы. В их описании ключевую роль играет понятие уменьшения энтропии системы за счет процессов, которые происходят в внутри ее.

Открытые системы непрерывно флуктируют. Иногда отдельная флуктуация может стать (в результате позитивной обратной связи) настолько сильной, что организация, которая существовала раньше, не выдерживает и разрушается. В этот переломный момент, в точке бифуркации, принципиально невозможно предсказывать, в каком направлении будет происходить последующее развитие: станет ли состояние системы хаотическим, перейдет ли она на новый, высший уровень организации. Под действием случайных факторов и отбора происходят медленные количественные изменения параметров системы, которые развиваются (эволюционным развитием), а затем наступает переход в новое состояние (бифуркационное развитие). Бифуркационные процессы делают процесс эволюции необратимым.

Бифуркационный механизм развития подтверждает возможность спонтанного возникновения порядка и организованности из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации. Ход развития биосферы совсем не приводит к понижению уровня организации и уменьшению многообразия форм организмов и их группировок; развитие живой материи происходит от низших форм к более высоким. Способность открытых систем к самоорганизации – одно из более огромных достижений современной физики. Очевидно, что при существующих космических и земных предпосылках живое вещество биосферы способно продолжать свое “давление” на внешние оболочки Земли и потенциал этого давления никоим образом не ослабевает.

Антропогенный фактор, который вызывает деградацию биосферы, следует рассматривать как флуктуацию, вызванную популяционным взрывом, который по законам регуляции, неминуемо будет элиминирован. Система - «общество – природа», по теории Пригожина, достигнув точки буфиркации, должна будет перестроиться.

Бифуркация – это импульс, к развитию биосферы по-новому, неизвестному пути. Какое место в нем займет человечество – это предмет специальных исследований. Что же касается биосферы, то за ее судьбу можно не волноваться, она продлит свое развитие.