Тема 2. Вопрос 2.1.
Биосфера – это сфера жизни. Она является четвертым компонентом географической оболочки. Понятие о биосфере было введено австрийским географом Зюссом в 1875 г. Он перечислил все оболочки планеты и среди них назвал биосферу. Однако содержание этого понятия Зюсс не раскрыл. Учение о биосфере было разработано в 20-х годах ХХ столетия академиком Вернадским. Он дал определение четвертой оболочки Земли и показал ее значение. В 1926 году была опубликована книга Вернадского «Биосфера», в которой очень сжато, но исчерпывающе раскрыты его основные идеи по биосфере.
Понятие о биосфере
В настоящее время существуют три взгляда на биосферу.
Биосфера – это совокупность живых организмов в сферическом пространстве планеты.
Биосферой следует называть не только живые существа, но и среду их обитания. Между тем средой обитания являются: воздух, вода, горные породы и почвы, которые представляют собой самостоятельные природные образования со своими специфическими свойствами и присущим только им вещественным составом. Поэтому отнесение их к биосфере является неправильным, так как эти природные образования – компоненты других сред.
В биосферу необходимо включать не только среду обитания, но и результат деятельности организмов, живших ранее на Земле. Однако более 30 % пород земной коры имеют органогенное происхождение. Вряд ли можно все эти породы включать в биосферу.
Поэтому единственно правильной точкой зрения следует считать первую, рассматривающую биосферу как совокупность живых организмов..
Границы биосферы
Верхняя граница биосферы проходит в тропосфере и совпадает с озоновым слоем Земли. Нижняя граница ее очень неровная. Биосфера включает в себя всю толщу гидросферы, а также верхнюю часть литосферы, мощностью около 4 км.
Таким образом, общая вертикальная мощность биосферы – 20 км. Как видно, это очень тонкая оболочка планеты, она заселена живыми организмами, которые по словам Вернадского, представляют собой самую мощную геологическую силу.
Впервые термин «биосфера» встречается в работах величайшего французского натуралиста и мыслителя Жана Батиста Ламарка (1744 – 1829), изучавшего ботанику, зоологию и геологию. В его научных трудах термин «биосфера» обозначал область жизни и влияния живых организмов на процессы, происходящие на Земле. Однако дифференциация наук о природе, происходившая быстрыми темпами в ХVIII в., привела к тому, что на долгие годы было забыто об исследованиях важных для наук о природе процессов взаимодействия сообществ живых организмов и косных (неживых) оболочек Земли. И только в 1875 г. австрийский геолог и палеонтолог Эдуард Зюсс (1831 – 1914) обратил внимание на место живого в строении и развитии земной коры и вновь после Ламарка ввел в науку термин «биосфера», рассуждая об оболочке Земли в своей книге о происхождении Альп. Затем снова на несколько десятилетий этот термин был предан забвению.
Новую (уже третью) жизнь термину «биосфера» дал выдающийся русский (советский) ученый – геолог В.И. Вернадский (1863 – 1945), создавший в 20-х годах ХХ века современное учение о биосфере. Возможно поэтому введение термина «биосфера» в научный обиход часто приписывается именно Вернадскому.
Изучая историю минералов и миграцию химических элементов в земной коре, В.И. Вернадский выявляет огромную роль живого вещества в геохимических процессах на нашей планете. Для изучения роли живого вещества в эволюции биосферы ему потребовались знания биологии, геологии, химии, на основе которых сформировалась новая наука – биогеохимия. Об исключительной роли живого вещества в биосфере В.И. Вернадский пишет в «Очерках геохимии», опубликованных в 1924 г. в Париже и в 1927 г. в Ленинграде. В 1926 г. выходит его книга «Биосфера», в которой представление биосферы как «тонкой пленки жизни», «живой оболочки» Земли оказалось очень своевременным, хотя и несколько опередившим время. учению В.И. Вернадский о биосфере сначала не было оказано должного внимания. Однако изучение последствий радиоактивного и химического загрязнения атмосферы, гидросферы и почв после второй мировой войны заставило ученых и политиков обратиться к учению Вернадского о биосфере, которое получило широкое распространение в западных странах, а затем и во всем мире.
В последние годы жизни Владимир Иванович Вернадский писал в дневнике: «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».
Недавно я получил от своего киевского коллеги, гидробиолога Александра Алексеевича Протасова, электронное письмо, в котором он сообщает, что Украинская академия наук (Национальная академия Украины) в связи с очередным приближающимся юбилеем готовит издание Собрания сочинений В.И. Вернадского. Напомним читателю, что В.И. Вернадский был первым президентом Украинской академии, избранным на эту почетную должность в 1918 г. Моего знакомого в числе других специалистов привлекли к написанию комментариев. И вот, погрузившись в чтение того, что ему придется комментировать, он натолкнулся на статью академика А.Л. Яншина «Живое вещество и биосфера в трудах В.И. Вернадского», предпосланную в качестве введения к книге «Живое вещество и биосфера» / В.И. Вернадский. — М.: Наука, 1994. 672 с. Составитель — Ф.Т. Яншина.
В статье Яншина утверждается, что термин «биосфера» предложил вовсе не Эдуард Зюсс (Eduard Suess), как пишут во всех учебниках, а Ж.-Б. Ламарк, причем сделал он это еще в 1803 г., за 70 с лишним лет до работы Зюсса. Прочитав это, коллега мой насторожился. Ему была известна моя давняя статья в «Природе» (А.М. Гиляров, 1999. «Pouvoir de La vie». — «Ж.-Б. Ламарк в предыстории экологии» // «Природа». № 4. С. 21-28), и теперь он удивился, почему же я даже не упомянул о том, что Ламарк, оказывается, — автор «биосферы».
Тут я живо вспомнил, как читал в свое время в Ленинской библиотеке книгу Ламарка «Hydrogeologie» («Гидрогеология»). Это было не просто старое издание, а прижизненное первое издание, выпущенное в 1802 г. Впрочем, на титульном листе значился вовсе не 1802 год, а «An X», т.е. «Год десятый», в соответствии с действовавшим тогда во Франции республиканским (революционным) календарем. Держать в руках и листать книжку, которой почти 200 лет, само по себе было удивительно приятно. Старая неровная бумага, нестандартный по современным понятиям шрифт. Некоторые обычные французские слова писались тогда иначе, чем пишутся сейчас. Но достаточно было произнести их вслух, как всё становилось понятным — во французском ведь всё (или почти всё) читается по правилам. Из книги я сделал много выписок в толстую общую тетрадь большого формата (по-моему, сейчас таких тетрадей не делают), а потом использовал свои записи при подготовке статьи для «Природы».
Прочитав письмо Протасова, я полез в свои старые тетради (всё же хорошо, что остались у меня древние бумажные носители информации). Просмотрел все выписки из «Hydrogeologie» — нет, про биосферу ничего не обнаружил. Вот слово «биология» (Biologie) есть, и кажется, это одно из самых первых названий новой науки (до этого же биологии не было, была естественная история). Пишу Протасову, что пока ничего не нашел, но надо бы обратиться к первоисточникам. Прошу его прислать точную цитату из статьи Яншина.
Он отвечает моментально. Приводит несколько цитат из статьи А.Л. Яншина. Итак, на стр. 6-7 читаем: «В 1914 г. В. И. Вернадский опубликовал статью об истории рубидия в земной коре. Вот в этой статье им впервые был употреблен термин «биосфера», да и то без всякой его расшифровки. Рассуждая о возможных причинах концентрации рубидия по отношению к калию в морской воде, он пишет: «На самой поверхностной корке земного шара — в области биосферы — едва ли можно говорить о сохранении химически неизменным какого-нибудь вещества в течение миллионов лет». Термин «биосфера» употреблен здесь без ссылок и без пояснений, потому что его мало употребляли, но он был достаточно хорошо известен русским ученым начала XX в. Его автор, французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк (1744-1829) впервые употребил его в 1803 г. в труде по гидрогеологии Франции для обозначения совокупности организмов, обитающих на земном шаре. В середине XIX в. термин «биосфера» был основательно забыт, но в 1875 г. его воскресил знаменитый австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831-1914) в работе о строении Альп, причем он понимал под ним уже не только органический мир нашей планеты, но и окружающую его среду…» [конец цитаты; курсив мой. - А.Г.].
А.А. Протасов комментирует в письме ко мне: «После Вашего письма я стал даже сомневаться, а правильно ли я понял то, что написал Яншин? Перечитал, вроде так и есть: Ламарк был автором термина «биосфера», а Зюсс только его «воскресил»».
Жан Батист Пьер Антуан де Моне Ламарк (www.victorianweb.org)
Должен признаться, что выражение «труд по гидрогеологии Франции» меня сразу покоробило. Стало ясно, что Яншин (в отличие от Вернадского) книгу не читал, а просто пофантазировал на тему о биосфере. Дело в том, что «гидрогеология» в понимании Ламарка — это совершенно не то, что мы называем гидрогеологией сейчас. Это вовсе не наука о подземных водах, а изучение всей земной коры (croute), включая как сушу (что и было предметом геологии во времена Ламарка), так и океан и все континентальные водоемы. Гидрогеология (Hydrogeologie) в системе Ламарка — одна из трех составных частей общей науки о земном шаре — «земной физики» (Physique terrestre). Две другие — это изучение атмосферы, «метеорология» (Meteorologie), и изучение организмов («живых тел», как сказано у Ламарка) — «биология» (Biologie). Словосочетание «гидрогеология Франции» в этом контексте звучит так же нелепо, как «биология Франции» или «физика Франции».
Однако чтобы убедиться в том, что в «Гидрогеологии» Ламарка нет слова «биосфера», надо было всё же обратиться к первоисточнику. Тащиться в Ленинку не хотелось, тем более, что читательский билет давно просрочен. Решил попробовать поискать книгу в глобальной паутине. Искать долго не пришлось. На сайте CNRS, специально посвященном Ламарку (www.Lamarck.cnrs.fr), я, к великой своей радости, обнаружил полный текст книги. Набрал в поисковике «Biosphere», но получил отрицательный ответ — такого слова в книге не обнаружено. Подумав, что написание могло измениться, набрал просто «bio». В ответ получил только «Biologie».
Очевидно, что термин «биосфера» Ламарк не использовал (по крайней мере в «Hydrogeologie», на которую ссылался Яншин), а вот что касается сути самого понятия «биосфера», то к нему Ламарк подошел вплотную, что справедливо отмечается и в нескольких справочных статьях на французских сайтах. Обсуждая основы «теории земного шара», он задает четыре вопроса. Три из них так или иначе касаются роли воды и соотношения пространств, занятых океаном, и суши (то, что соотношение это в истории Земли менялось, ни у кого уже сомнения не вызывало), а вот четвертый — про живые организмы.
Звучит он так: «Каково влияние живых тел на вещества, которые находятся на поверхности земного шара и образуют покрывающую его кору, и каковы общие результаты этого влияния?». То есть речь шла не о влиянии среды на организмы (это было бы банально), а о влиянии организмов на среду, точнее — на вещество, причем речь шла о процессах, протекающих в планетарном масштабе. Обратим внимание, что Ламарк использует выражение «живые тела» (corps vivans), а вовсе не «живое вещество» — кошмарный термин, который я не могу простить Вернадскому (при всем моем глубочайшем к нему уважении), но который зато так полюбился нашим «биосферологам».
Термин «биосфера» впервые был употреблен еще в начале прошлого века Жаном Батистом Ламарком. Геологический смысл в него вложил австрийский ученый Эдуард Зюсс. По Зюссу, биосфера — область нахождения живой материи; это статическое определение биосферы. Основные идеи Вернадского о биосфере сложились к началу 20-х годов и были опубликованы в 1926 г. в книге «Биосфера», состоящей из двух очерков: «Биосфера в космосе» и «Область жизни». По Вернадскому, биосфера — организованная, динамическая и устойчиво уравновешенная, самоподдерживающаяся и саморазвивающаяся система. Основной чертой ее организованности является биогенная миграция химических элементов, производимая силами жизни, источником энергии которой является лучистая энергия Солнца. Вернадский так определил пространство, охватываемое биосферой Земли: вся гидросфера до максимальных глубин океана, верхняя часть литосферы материков до глубины 2-3 км, нижняя часть атмосферы (по крайней мере, до верхней границы тропосферы).
Существенно иное представление о биосфере сформулировал в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс. В монографии «Происхождение Альп» Он говорит о «самостоятельной биосфере» как об особой оболочке Земли, образованной живыми организмами. В заключительной главе большого трехтомного труда «Лик Земли» (1909) этот автор пишет, что понятие «биосфера» возникло как следствие идей Ж. Ламарка и Ч. Дарвина о единстве органического мира. С работ Зюсса датируется начало биологического представления о биосфере, как о совокупности организмов, населяющих Землю, как о живой оболочке планеты. Такого взгляда придерживались многие русские географы, например Н. М. Сибирцев (1899), Д. Н. Анучин (1902), П. И. Броунов (1910), А. А. Григорьев (1948), английский исследователь и философ Дж. Бернал (1969). Французские учёные Э. Леруа (1927) и П. Тейяр де Шарден (1965, 1969) также взяли за основу определение Зюсса, однако трактуют его в идеалистическом плане. Согласно Тейяру, биосфера – живой пласт планеты – одна из стадий воплощения Бога. Представление Зюсса о биосфере как об особой оболочке земли использовал и В. И. Вернадский (1926), вложив в него, однако, существенно иное, биогеохимическое, содержание. Биосфера, по Вернадскому, - область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания. Тейляр де Шарден в Сборнике статей «Будущее человека» (1969) выразил своё несогласие с подобной трактовкой, явно противоречащей его идеалистической концепции эволюции. Разработка биогеохимического представления о биосфере была тесно связана с практической деятельностью В. И. Вернадского в Комиссии Академии наук по изучению естественных производственных сил России (начало 1915 г.). Зачатки этого представления можно обнаружить уже в высказываниях ученых XVII и XVIII вв. , в книге «Космос» А. Гумбольдта и Докучаева. В настоящее время оба понимания биосферы, по Зюссу и по Вернадскому, существуют
В. И. Вернадский был основоположником учений о биосфере («сфере жизни») и ноосфере («сфере разума»). Биосфера — это часть земной поверхности, преобразованная живыми организмами.
Понятие биосферы выражает единство всего живого и окружающей его
среды. После возникновения человека биосфера начинает постепенно превращаться в ноосферу — часть природы, которая контролируется и преобразуется человеческим разумом. «Ноосфера, — писал В. И. Вернадский, — есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой
. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Перед ним открываются все более и более широкие творческие возможности»1. Другие ученые называли часть природы, преобразованную деятельностью человека, техносферой, антропосферой и второй природой.
В. И. Вернадский первым осознал, что расширение ноосферы в индустриальную эпоху, более глубокая переработка вещества природы в промышленности поставили цивилизацию в новые условия существования. Эти условия не сразу и не до конца осознаны человечеством. Раньше люди были вынуждены соотносить свои потребности с
потребностями других людей, что регулировалось моралью, традициями и правом. Теперь у общества появилась необходимость соотносить эти потребности с возможностями и законами биосферы — иначе она может деградировать и ухудшить условия существования человека. Регуляция отношений общества с природой в рамках ноосферы сама становится важной общественной потребностью. Потребности такого рода получили название экологические потребности.
Из-за непродуманности крупномасштабных воздействий на природу человек уже создал зоны экологического бедствия (такие как район Сахель в Африке или район Аральского моря). Корыстные личные и групповые интересы, приводя к постепенному разрушению природной среды, приходят в противоречие с общими потребностями цивилизации в гармоничном развитии биосферы и ноосферы. Общество испытывает необходимость в сознательной регуляции, управлении потребностями в экономическом развитии и в сохранении среды! своего обитания. Необходимо создание специальных механизмов, методов и процедур для поддержания баланса между этими потребностями. В последние годы примером крупномасштабного международного сотрудничества для достижения этой цели можно считать разработку Киотского протокола о регуляции вредных выбросов в атмосферу в масштабах всей планеты. Проблемы развития цивилизации, осознанные В. И. Вернадским в первой половине XX в., с каждым годом становятся все острее.