Лекция 6
Биосфера, её границы и состав.
1.Определение понятия биосфера.
Биосферой наука назвала прекрасное пространство созданное Богом для живых организмов - людей, растений, животных - и населённое ими. Это сфера жизни, область действия Духа Святаго, «Господа животворящего», что мы исповедуем в Символе веры. В начале Бог сотворил небо и землю, разделил сушу, море и воздух. Это была подготовка к созданию биосферы. За тем Он стал населять водные, земные и воздушные просторы живыми организмами. Было положено начало созданию биосферы. Появились примитивные растения, которые стали совершенствовать атмосферу и лик земли. Они создали атмосферный кислород и запас органических веществ. Потом над землёй взошло солнце, как источник света и тепловой энергии, как украшение небосвода. Тогда настало время появиться более совершенным растениям и животным, и Бог сотворил «душу живую» - пресмыкающихся, которых произвела вода, а также «больших рыб» и птиц. Наземное и водное пространства стали похожи на современные. Но это ещё была далеко не та земля, которая дана в управление людям (Быт. 1.28). В последний день творения Бог повелел земле произвести «скотов» и «зверей», в это же время появились самые плодоносные растения. Когда всё это было готово, Бог сотворил человека, весьма совершенного, который умом своим мог объять всё созданное для него. Бог собрал перед человеком все создания, велел ему познакомиться с ними и дать каждому соответствующее имя. С тех пор созданный Богом прекрасный земной мир существует, не претерпевая принципиальных изменений. Он существует в непрестанном движении, непрерывно обновляя себя по законам, данным от Бога ещё при сотворении мира. Люди пользуются всем богатством, созданным для них Богом.
Используя природные ресурсы, мы должны отдавать себе отчёт в том, что мы не гости на земле, перед которыми скатерть самобранка. Так было в раю. Но с момента изгнания из рая мало молиться и уповать на Господа. Мы обязаны «возделывать землю» (Быт. 3.23), украшать её своим трудом, беречь и любить всё созданное для нас Богом. «На Бога надейся, но и сам не плошай», -- говорит русская поговорка. И в этом выражено не маловерие, но убеждённость в своём рабском положении. Мы живём в биосфере, и именно её мы должны хранить и правильно использовать. Нам сейчас почти недоступны глубинные сферы земли и космические тела. Однако выход человечества за пределы биосферы всё же совершился в XXом веке. Такая попытка предпринималась и в древнем Вавилоне (Быт. 11.4). Она, как известно, закончилась бесплодно. Следствием стал печальный факт потери взаимопонимания между людьми. Нам дана биосфера, её мы должны знать, чтобы её сохранить. Взгляд с орбитальных спутников помогает в решении этой задачи. Экология как наука о биосфере должна синтезировать все знания человечества о различных составляющих биосферы, должна разработать принципиальные положения системы использования природных ресурсов земли и их сохранения для будущих поколений.
Биосфера – «область жизни» на Земле, в которой существуют живые организмы; единое жизненное пространство на Земле, в котором распределены все живые организмы. Термин в 1875 году ввел Эдуард Зюсс. Понятие о едином жизненном пространстве ранее использовал Ж.-Б. Ламарк.
Биосфера от ранее изученных геосфер отличается тем, что её объём расположен в атмосфере, гидросфере и литосфере. Организмы находятся в воздухе, воде, почве, подпочвенной породе. Они неразрывно связаны со средой обитания, как плод с телом матери. Все организмы дискретны и, на первый взгляд, существуют отдельно, самостоятельно. Однако в действительности они составляют со средой неразрывное целое. Это наиболее заметно на прикреплённых формах. Но и всякий организм может себя чувствовать нормально, «как рыба в воде» только в своей среде. «Человечество как живое вещество непрерывно связано с материально-энергетическими процессами определенной геологической оболочки земли -- с её биосферой. Оно не может быть физически от неё независимым ни на минуту», -- писал В.И. Вернадский (А.Д. Потапов. 2004. С.103). Эти слова интересны нам в двух отношениях. Во-первых, тем, для чего они написаны. Человеческий организм не составляет исключения из ряда организмов. Он неразрывно связан со средой. Атмосфера находится в его лёгком. Ноги его стоят на твёрдой земле. Иногда ему удаётся опереться на гидросферу или даже атмосферу, но это временное и опасное состояние. Человек только на суше чувствует себя «дома» в своём «экосе». Космонавты отрываются от земли, уходят из гравитационного поля в состояние невесомости. Но после возвращения в земную среду они какое-то время должны привыкать к ней. Состояние невесомости неестественно для человека, как и для гидробионтов неестественно пребывание в атмосфере. После кратковременного пребывания на суше рыбы и другие гидробионты могут восстановиться в воде. Таким образом, биосфера не есть часть атмосферы или гидросферы, где живут организмы, но это особое тело, в составе которого живые организмы неотъемлемая часть системы. Во- вторых, слова В.И. Вернадского интересны нам потому, что в них отражено отношение экологов к человеку как к веществу, только как к части материального мира. Идти на такое упрощение при изучении экологических связей человека с материальной средой биосферы, мы не имеем права. В человеке неразрывно связано материальное и духовное. Это принципиально важно для экологии потому, что, благодаря цельности двойственной человеческой природы, через него биосфера связана с Троицей. Повторим, что биосфера область деятельности третьей ипостаси Пресвятой Троицы -- Духа Святаго, «Господа животворящего» (Символ Веры). Через человека, по Божественной идее, Бог желает управлять биосферой. Но своеволие человека препятствует этому. Впоследствии мы остановимся на управлении биосферой подробнее. Мысль В.И. Вернадского о ноосфере, сфере разума, также не противоречит Божественной идее об управлении человеком всем тварным миром в пределах биосферы, но она является утопической, пока на земле существуют люди, не исполняющие божественных заповедей. Идея ноосферы противоречит принижению человека до живого вещества. Дух и разум человека могут управлять миром. Живое вещество тела является лишь носителем разума. Аналогично лошади – носители всадников – являются участниками кавалерийской атаки, но странно было бы приписывать им победу.
О границах биосферы надо сказать следующее. Они расположены внутри литосферы и атмосферы и гидросферы. Биосфера далеко не занимает всего громадного пространства, принадлежащего этим трём геосферам. Плотность жизни наибольшая у границ названных геосфер. На границе атмосферы и литосферы размещён почвенный слой. В его строений участвуют совместно минералы литосферы, газы атмосферы, почвенные воды гидросферы, а также специфические биокосное вещество биосферы. Неотъемлемую часть почвы составляют микроорганизмы. В ней присутствуют и другие организмы черви, насекомые и даже млекопитающие, которые, каждый по-своему, вносят вклад в повышение плодородия почвы. В почве и над ней число различных живых особей особенно велико. Наибольшая плотность их у самой поверхности почвы, где зелёный покров низкорослых трав, стволы деревьев, множество насекомых и других организмов. Количество особей резко убывает с высотой и глубиной. Оно сравнительно невелико под землей уже на глубине нескольких метров. Однако живые организмы в большом количестве еще есть на глубинах 15-30 м. Жизнь прослеживается до глубины намного более 100 м. Есть сведения, что жизнь существует до глубин 2-3 км от поверхности земли. Под землёй живут преимущественно микроорганизмы, живут в полной темноте при постоянных или почти постоянных температурах. Они сохраняют образ первичной жизни на еще не обустроенной Земле, которую Господь постепенно готовил для человека, которого любит более всех тварей, о чем мы читаем в Евангелии и псалмах. Первичная Земля была пуста. Не было ничего кроме голого камня и воды. Согласно Библии не было Солнца и Луны или они не были видны за плотной завесой испарений. Тогда, миллиарды лет назад, первыми появились примитивные цианобактерии или синезелёные водоросли. Под почвой и сейчас также нет солнечного света и тепла как не было его в период образования жизни на земле. Поток теплоты идёт из недр Земли. Там есть горные породы и вода с растворёнными в ней веществами. На поверхности Земли в настоящее время процветает жизнь, созданная в третий, четвертый, пятый и шестой периоды созидания мира, которые в книге Бытия, в переводах на европейские языки названы днями.
В атмосфере высшие организмы, птицы поднимаются на несколько километров. Известен случай столкновения самолета с орлом на высоте 12 км. Микроорганизмы в воздухе прослеживаются выше, до озонового экрана, за которым жизни нет.
Человек вышел за пределы биосферы. Создал промышленные шахты глубже 1000 м, нефтяные скважины глубиной до нескольких километров. На Кольском полуострове пройдена с научными целями самая глубокая скважина глубиной более 12 км. С людьми и инструментами с поверхности туда проникли микроорганизмы. Ракеты унесли жизнь за пределы поля земной гравитации. Это брызги биосферы, исключения. Сплошная ткань биосферы сосредоточена на континентах и у поверхности Океана.
В море жизнь наиболее активна также на границах вмещающих её геосфер (Рис. 6-1). Границы гидросферы, литосферы и атмосферы сходятся на шельфе, континентальной отмели, часть которой ещё в недавнем геологическом прошлом на памяти людей бывала сушей. Здесь жизнь процветает на дне моря и в толще воды, то есть на контакте гидросферы и литосферы на небольших глубинах, куда проникает также и атмосферное влияние. Жизнь активна преимущественно в освещенных солнцем верхних десятках метров моря или озера. В открытом океане у поверхности живёт планктон, от которого кормятся высшие организмы. В океане наибольшая продуктивность наблюдается на апвелингах, то есть там, где происходит мощный подъём на поверхность глубинных вод, богатых биогенными веществами. Здесь идёт пышное развитие фитопланктона, а за ним и остальных звеньев пищевых цепей. Кажется, что его мало. Да, в океане не создаётся запас, подобный нашему чернозёму. Появляющаяся при избытке света и воды органика планктона сразу потребляется другими гидробионтами. С глубиной в океане, как и на суше, плотность живого вещества резко уменьшается. Однако жизнь обнаружена во время глубоководных экспедиций и на дне океана в глубоких сумерках и при постоянных низких температурах воды. Там живые организмы питаются животными остатками, падающими сверху, и питаются от бактерий сернистых источников, поднимающихся из астеносферы, несущих теплоту и необходимое питательное вещество (Клод Риффо, Касавье Ле Пишон. Гидрометиздат. Л.1979). На глубинах 2-3 тысячи метров не дне встречены пикрепленные формы губки, виргулярии, горгонарии, «морские перья», шестилучевые кораллы, а также иглокожие, ракообразные (креветки) и другие организмы. Они живут в условиях, которые существовали на земле в третий день творения, когда её еще не освещало солнце. Итак, мы коснулись мысленно пространственных и временных границ биосферы. Жизнь отмечена и на глубине более 11 км в Мариинском желобе, где обнаружены многоклеточные животные. У поверхности океана жизнь активна во всей освещенной области.
Плотность жизни по площади планеты в указанных границах очень неравномерна. На поверхности Земли и в океане есть места сосредоточения жизни – это тропики и экваториальная область. Здесь расположены вечнозеленые леса в Бразилии, Гвиане, Конго, Индонезии и других странах. Здесь сосредоточен фитопланктон океана. Растения этих территорий и акваторий готовят кислород для всей планеты, включая океан. Кислород поступает в атмосферу и переносится на тысячи километров. Фитопланктон создаёт органическое питание для рыб и других организмов открытого океана. На шельфе морские животные питаются ещё и тем, что реки смывают с суши. В море поступают биогенные элементы фосфор и другие. На них расцветает фитопланктон и бактерии, которыми кормятся другие гидробионты.
Джунгли бассейнов Амазонки, Конго и других рек на тропических равнинах синтезируют на свету из воздуха большое количество органического вещества, которое незамедлительно идёт на питание местной фауне и флоре, а частично выносится в океан для питания гидробионтов на шельфе. Запасов органики здесь, как и в открытом океана не создаётся. Человечество пока почти не включается в трофическую или лепидную цепь экваториальных областей. Продуктивны так же леса и степи умеренного пояса, которыми занята вся Европа, половина России, включая ее Дальний Восток, в Америке Аргентина, США, Канада. Продуктивны степи центральной Азии (Китай, Монголия, Россия, Турция…). Наряду с этим имеются бесплодные пустынные области – почти половина Африки, обширные полярные континентальные области Антарктики и Арктики, более чем 2/3 Австралии, высокогорья Южной Америки и Азии, азиатские пустыни Гоби, Кара-Кумы, пустыни Аравии и Ирана. Соответственно ресурсы Земли для человека распределены неравномерно. Потому плотность населения на земле неравномерна. Однако плотность населения и продуктивность биосферы не вполне совпадают. Ещё имеются обширные невозделанные человеком области в Аргентине, России. В нашей стране ранее возделанные земли сейчас запущены. Это территории, которые могут быть включены в сферу сельскохозяйственного производства по современным технологиям.
Имеются обширные продуктивные площади, которые совсем не освоены ввиду трудностей их освоения в странах Конго, Бразилия. Но у человечества на протяжении веков накопился опыт нелегкого освоения и таких территорий. Впрочем, без большой ошибки, можно отнести их к акваториям, а не к территориям. Пример, в дельте Меконга во Вьетнаме, где с полей ежегодно собирают несколько урожаев, люди живут на воде и питаются рыбой наряду с сельхозпродуктами. В нашей стране имеются неосвоенные просторы Сибири, которая, однако, далеко не так продуктивна как экваториальные вечнозелёные леса. Однако в Сибири на юге черноземы, отдача которых еще не такая полная, как в Европе. С осени 2010 года, по межправительственному соглашению, подписанном президентом Медведевым при его визите в Китай, идёт освоение дальневосточных земель китайскими колонистами, как это имело место в XVIII веке, когда в Европейскую часть России были допущены немецкие колонисты. Они тогда создали свои поселения и вели культурное сельское хозяйство, не ассимилируясь с местным населением, русским, украинским и поволжским. В СССР даже была создана автономная республика немцев Поволжья. Немецкие поселения были ликвидированы во время Великой Отечественной войны, но опыт культурного земледелия остался. Этот опыт России представляется очень ценным для международного сообщества и для нашего современного государства. Он показывает, что мирным путём можно решать экологические проблемы в условиях жесткого имперского стиля руководства. Конечно, опыт этот может быть использован с учётом национальных особенностей принимающей страны и колонизующей нации. Надо отметить, что в своё время русская колонизация Поволжья и Сибири протекала без разрушения местных наций. Им русским народом дано было сохранить свой язык, обычаи и природные ресурсы, от которых кормились эти народы. В СССР им создали автономии, которые существуют и в РФ. Наше отступление в социально экономическую сферу закономерно в рамках экологии. Во введении к курсу было показано, что экология включает в себя науки социально-политического цикла.