12

ее качестве и охране, основанной на рационализации природопользования.

Энвайронменталистика – комплексная дисциплина о способах и методах очистки отходящих газов и сточных вод, реутилизации отходов и других технических приемов охраны и улучшения ОС. Энвайронменталистика рассматривается как часть энвайронментологии.

Таким образом, можно констатировать, что наука о нашем доме – Земле приобретает определяющее значение в системе знаний и должна занять достойное место как одна из составных частей всех ступеней образования.

1.2 Биосфера как планетарная организация жизни

Если взглянуть на планету Земля из Космоса, биосфера представляется как тонкая живая наружная оболочка, покрывающая «тело» Земли и распространяющаяся также на литосферу, водную среду и верхние слои атмосферы, т.е. основные компоненты природной среды.

Представление о жизни как о сплошной «пленке» живого вещества, покрывающего Землю, сформировалось уже в 18 веке в трудах немецкого ученого Ламарка.

Однако только в 1920-х годах советским биохимиком В. И. Вернадским было разработано общее научное учение о биосфере, которую он определил как ноосферу.

Понятие «ноосфера» шире понятия «биосфера», поскольку оно рассматривает в качестве единой системы планету Земля и обозримую для человека часть космоса.

Сам термин «ноосфера», определяемый как разумный покров Земли, введен геологами и крупными учеными

Эмануилем Лоруа и Пьером Тейяром де Шарденом,

учениками В. И. Вернадского в 1927 году в г. Сорбоне [3]. Возникает ряд вопросов:

13

Чем же особенным отличаются живые организмы от остальных природных тел?

Почему область, занятую жизнью, мы выделяем в особую область – биосферу?

Какова роль живых организмов, или как писал В. И. Вернадский, «живого вещества» в изменении облика планеты Земля?

Объяснение, касающееся отличительных свойств живого как способного к саморазмножению, движению и т.д., и неживого вещества, не обладающего этими свойствами, не совсем верно.

Основной отличительной особенностью живого вещества в целом является способ использования энергетических и информационных потоков.

Живые существа являются уникальными природными объектами (ПО), способными улавливать энергию, приходящую из Космоса, идущую из глубин Земли, а также испускаемую растениями, костным (неживым) веществом и отдельными живыми организмами.

Энергию, приходящую из Космоса преимущественно в виде солнечного света, живые организмы удерживают в виде энергии сложных органических соединений (биомассы) и способны:

−«расщеплять», концентрировать и преобразовывать эту энергию внутри себя;

−передавать эту энергию друг другу;

−трансформировать в другие виды энергии: механическую, электрическую, тепловую и др.

Неживые тела не обладают способностью к столь сложным преобразованиям энергии. Они преимущественно рассеивают ее. Например, камень под действием солнечного света нагревается, и только, он не может преобразовать эту энергию в движение или представлять собой источник увеличения своей массы.

14

Очевидно, что для существования жизни на планете необходим внешний источник энергии. На Земле основным внешним источником энергии для биосферы являются излучения Солнца.

Сама же биосфера представляет собой сложную физико-химическую систему. Эта система получает энергию извне, преобразует часть этой энергии в работу и рассеивает остальную часть энергии в виде тепла и других энергий, пока не определяемых современными приборами.

Так, мощность потока солнечного излучения (солнечная постоянная) в верхних слоях стратосферы составляет 2 кал/(мин см2). Поверхности Земли достигает только 52% этой энергии, из которой в среднем лишь 1% улавливается растениями и превращается в живое вещество биосферы, а остальная энергия тратится на испарение, нагревание и осуществление различных других физических процессов.

Живое вещество биосферы пронизано энергией. Благодаря этой энергии оно становится активным, аккумулирует и распределяет в биосфере полученную в форме солнечного света энергию; превращает эту энергию в земной коре в свободную энергию, способную совершать работу.

Работа, производимая жизнью, состоит в переносе и перераспределении химических элементов в биосфере, создании из них новых тел, благодаря чему значительная часть атомов, составляющих материю земной поверхности, находится в непрерывном круговороте. И не случайно высказывание академика А. Яблокова [4]: «Уничтожение биологического многообразия гораздо более опасно для человечества, чем даже изменение климата или сокращение слоя озона, так как исчезнувший вид восстановить невозможно».

15

Все почвы и минералы верхних слоев земной поверхности (литосферы) – черноземы, глины, известняки, месторождения руд, углей, нефти – образовались и продолжают создаваться только под действием жизни.

Химический состав природных вод в значительной степени сформирован живыми организмами. Состав же атмосферы планеты в ее основных газах – кислороде, азоте и углекислоте – есть создание жизни.

Живое вещество биосферы растекается по земной поверхности и оказывает воздействие на ОС, видоизменяя ее. С течением времени живое вещество неизбежно покрывает весь земной шар и только временно может отсутствовать на отдельных его участках.

Это движение, приводящее к повсеместности жизни, достигается за счет размножения и перемещения организмов.

Общая биомасса живого вещества Земли оценивается в 2,4 1012 тонн сухого вещества, или 10-9 массы планеты.

Ежегодное воспроизводство органической массы растениями составляет около 170 млрд тонн вещества (в сухой массе).

Существование живых организмов основано на потреблении энергии из внешней среды. Так, часть организмов непосредственно использует энергию солнечного света (это растения), другие – химическую энергию потребляемых веществ (это животные организмы).

За счет притока энергии извне живые организмы:

−создают упорядоченные структуры своих тел;

−увеличивают свою биомассу и численность;

−совершают работу.

При этом живым организмам, во-первых, присущ специфический способ преобразования и использования энергии. В частности, преобразование энергии в

16

организмах не основано на использовании разницы температур, как это делается в тепловых машинах.

Живые существа следует рассматривать скорее как химические машины, в которых химическая энергия преобразуется в другие виды энергии.

Вторая особенность живых организмов – их уникальная способность к самовоспроизведению, т.е. к производству форм практически идентичных по структуре и функционированию на протяжении многих поколений.

Несмотря на успехи техники, до сих пор не сконструировано ни одной машины, которая могла бы воссоздавать копию самой себя, начиная с производства материалов и кончая самосборкой.

Самовоспроизведение организмов является не только копированием, но и сопровождается определенной изменчивостью признаков, что приводит к высокой адаптационной пластичности живого вещества и его эволюции во времени с сохранением динамических качеств системы.

Из особенностей функционирования живого вещества по сравнению с костной материей можно заключить, что в составе его должны присутствовать химические соединения, обладающие способностью:

•К самокопированию.

•Образовывать полимерные слои и оболочки, ограждающие живое вещество от костной среды.

•Аккумулировать и передавать химическую энергию.

•Осуществлять химические реакции в условиях обычных температур и давлений с высокой скоростью и без образования побочных продуктов.

Своеобразие строения и функционирования живого вещества как химически активной среды сужает круг химических элементов, которые могли бы стать его

17

структурными компонентами. В частности, из химических элементов, присутствующих в поверхностной оболочке Земли, всеми необходимыми свойствами обладают лишь соединения углерода.

Уникальным свойством углерода является его способность легко образовывать углерод-углеродные связи, составлять полимерные цепи и кольца, содержащие не только одинарные, но и кратные углерод углеродные химические связи. На базе этих связей возможно образование огромного множества разнообразных органических соединений.

Сера и кремний – еще два элемента, склонные к катенированию, т.е. образованию химических связей с самими собой. Но в этом отношении они сильно уступают углероду, поэтому построение живого вещества на основе преимущественно серы или кремния Природа отвергла.

Если сравнить химический состав живого и костного вещества нашей планеты, то поражает значительное несоответствие между распространенностью химических элементов в костных компонентах и их содержанием в живом веществе. Так, содержание углерода в живом веществе в 70 раз выше, чем в земной коре, а кремния намного меньше.

Живые организмы характеризуются избирательностью поглощения из природной среды таких химических элементов, которые необходимы для жизни и жизнедеятельности на Земле. Недостаток или недоступность того или иного необходимого для жизнедеятельности химического элемента (ресурса) в природной среде является основной причиной, ограничивающей рост и размножение (самокопирование) живых организмов.