Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Биогеоценология. Биосфера. Почвы

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ УЧЕНИЯ О БИОСФЕРЕ И БИОГЕОЦЕНОЗАХ

 

Биогеоценология

 

Смотрите также:

 

Почва и почвообразование

 

Почвоведение. Типы почв

почвы

 

Химия почвы

 

Биология почвы

 

Круговорот атомов в природе

 

Книги Докучаева

докучаев

 

Криогенез почв  

 

Геология

геология

Основы геологии

 

Геолог Ферсман

 

Черви и почвообразование

дождевые черви

 

Дождевые черви

 

Вернадский. Биосфера

биосфера

 

Следы былых биосфер

 

Геохимия - химия земли

 

Гидрогеохимия. Химия воды

 

Минералогия

минералы

 

Земледелие. Агрохимия почвы

 

Справочник агронома

 

Удобрения

 

Происхождение растений

растения

 

Лишайники

 

Ботаника

 

Биология

 

Эволюция биосферы

 

Земледелие

 

растения

 

Тимирязев – Жизнь растения

 

Жизнь зелёного растения

 

Геоботаника

  

Общая биология

общая биология

 

Мейен - Из истории растительных династий

Мейен из истории растительных династий

 

Удобрения для растений

 

Биографии биологов, почвоведов

 

Эволюция

 

Микробиология

микробиология

 

Пособие по биологии

 

Что входит в состав витасферы

 

Функции живого вещества

 

 

Накопление огромного фактического материала в естествознании в конце XIX — начале XX вв. настоятельно требовало обобщения разнообразных сведений о природе и синтезе новой концепции о Земле как планете, ее составе, структуре и энергетике. Возникновение этой концепции было предопределено диалектикой развития науки — аналитический этап большинства естественных наук неизбежно должен был смениться синтетическим этапом.

 

Одним из наиболее ярких достижений естествознания конца XIX в. было сформулированное В.В. Докучаевым учение о почве как особом естественно-историческом теле и о зонах природы. Учение Докучаева — это воплощение синтетического метода в науке, заключающегося в комплексном естественно-историческом изучении разнокачественных объектов и явлений в природе, связанных с возникновением интегрального природного объекта и путями его эволюции. Этот подход стал ключом к синтетической концепции о биосфере Земли, созданной учеником В.В. Докучаева геологом В.И. Вернадским, который поставил докучаевский метод на строгую количественную основу и сформулировал один из основных методов научного синтеза — метод эмпирического обобщения.

 

Биосфера Земли, по В.И. Вернадскому, — это общепланетарная оболочка, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью совокупностей живых организмов (живым веществом) в течение геологического времени. Биосфера разнородна по своему составу. Вещество ее состоит из семи глубоко различных частей: 1) живого вещества; 2) биогенного вещества; 3) косного вещества; 4) биокосного вещества; 5) радиоактивного вещества; 6) рассеянных атомов; 7) вещества космического происхождения. В основе биосферы как планетарного явления лежит организованность, представляющая собой функцию от трансформации живым веществом вещественно-энергетических и информационных потоков за время длительной эволюции Земли.

 

В отличие от биологии, изучающей живые существа и их сообщества во всем их разнообразии состава и жизнедеятельности на всех уровнях организации жизни, учение о биосфере, в трактовке В.И. Вернадского, рассматривает живые организмы как нечто целое и единое, как живое вещество, т.е. совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих, численно выраженное в элементарном химическом составе, в весе и энергии. Такой подход составляет метод биогеохимии, одной из важных дисциплин общего учения о биосфере, призванной выяснить геологическое значение живого вещества в геохимии и энергетике планеты в целом. Объектом учения о биосфере и биогеохимии служит интегральное выражение живых существ и их сообществ — живое вещество и соответственно его интегральный геологический эффект.

 

С живым веществом, представляющим собой мощный геохимический фактор в биосфере, связаны следующие функции: газовые, концентрационные, окислительно-восстановительные, биохимические и биогеохимические. Совокупность этих функций определяет все химические превращения в биосфере. Все функции, кроме биохимической, осуществяются в термодинамическом поле биосферы. Биохимическая функция полностью лежит в термодинамическом поле организма, которое, по В.И. Вернадскому, существенно отличается от поля биосферы.

 

Газовые функции живого вещества проявляются в форме миграции газов и их превращений из простых форм в сложные и обратно. Живое вещество в биогеохимическом смысле состоит из газов (кислорода, азота, углекислоты, водорода и др.). По мнению В.И. Вернадского, кислород и азот атмосферы, практически вся углекислота, в том числе связанная в известняках в виде карбонатов, природные горючие газы и др. — это производные живого вещества. Между живым веществом и газовой компонентой биосферы осуществляется постоянный обмен, определяющий важнейшие геохимические особенности нашей планеты. Среди основных газовых функций выделяются: кислородно-углекислотная, углекислая, озонная, азотная, углеводородная, сероводородная, терпеновая и др.

 

Концентрационные функции проявляются в способности живых организмов аккумулировать разные химические элементы, в том числе микроэлементы, из внешней среды (почвы, воды, атмосферы). Некоторые организмы концентрируют химические элементы в количестве, в десятки, сотни и даже тысячи раз превышающем их содержание в среде (растения-манганофилы, кальциефилы и др.).

 

Окислительно-восстановительная функция живого вещества определяет большой спектр химических превращений веществ, включающих атомы элементов с переменной валентностью, — соединений железа, марганца, микроэлементов и т.д. В основе этой функции лежит богатство живого вещества энергией, способной совершать разнообразные химические превращения.

 

Биогеохимические функции человечества (техногенез по А.Е. Ферсману) — новая, в геологическом смысле, форма созидания и правращения веществ в биосфере. Они стимулируют переход биосферы в новое состояние — ноосферу.

 

В учении о биосфере выделяются следующие основные аспекты: 1) энергетический, освещающий связь биосферно-планетарных явлений с излучениями Космоса (в основном солнечными) и радиоактивными процессами в земных недрах; 2) биогеохимический, освещающий роль живого вещества в распределении и поведении атомов (изотопов) в биосфере и ее структурах; 3) информационный, освещающий принципы организации и управления в живой природе в связи с исследованием влияния живого вещества на структуру и состав биосферы (ноосферы); 4) пространственно-временной, освещающий формирование и эволюцию различных структур биосферы в геологическом времени в связи с особенностями пространственно-временной организации живого вещества в биосфере (проблема симметрии); 5) ноосферный, освещающий глобальные эффекты воздействия человечества на структуру и химию биосферы (разработка полезных ископаемых), создание новых для биосферы веществ (чистые алюминий, железо и другие металлы) и изотопов (радиостронций, радиоцезий и др.), преобразование биогеоцено- тических структур биосферы (сведение лесов, осушение болот, распашка территорий, создание водохранилищ, загрязнение вод, почв и атмосферы продуктами хозяйственной деятельности, внесение удобрений, эрозия почв, лесонасаждения, строительство городов, плотин, промысловое хозяйство и т.д.). Выход человека в Космос, за пределы биосферы, будет стимулировать разработку новых аспектов учения о биосфере.

 

Эволюция биосферы тесно связана с эволюцией форм живого вещества (организмов и биоценозов) и усложнением их биогеохимических функций. Большую роль в эволюции биосферы играют трансформация солнечной энергии растениями и химической хемосинтетиками и связанный с ним синтез биогенных веществ на Земле. Эволюция биосферы, обусловленная биогеохимической работой живого вещества в свою очередь стимулировала и направляла эволюцию конкретных видов организмов (обратная связь в эволюции).

 

Биосфера мозаична по структуре и составу, она отражает геохимическую и геофизическую неоднородность лика Земли (океаны, озера, горы, пустыни, равнины и т.д.) и неравномерность в распределении живого вещества на планете. Но мозаичность планеты не первозданна, она в значительной мере сама — продукт эволюции биосферы за отрезки времени в сотни миллионов лет. В каждую геологическую эпоху были свои центры видообразования организмов, они смещались на поверхности Земли по мере изменения геохимии и энергетики разных участков территории или акватории Земли. В каждую геологическую эпоху на Земле существовали участки с высокой или малой биоценотической плотностью (число видов организмов на единицу площади в единицу времени, год) и с разной интенсивностью круговорота веществ и трансформации энергии в палеобиогеоценозах. Вследствие разной биоценотической и популяционной плотности и соответственно разной интенсивности биогеохимической работы в различных палеобиогеоце- нозах векторы и темпы эволюции разных форм организмов в различных частях планеты были неодинаковыми и соответственно был неодинаков их интегральный биогеохимический эффект в истории Земли (эпохи рудообразования, углеоб- разования, нефтеобразования и т.д.). Об этом же говорят данные палеонтологии. К сожалению, мы еще крайне мало знаем о биогеохимической работе палеобиогео- ценозов, но есть надежда, что развитие геохимии, эволюционного учения, палеогеографии, палеонтологии, почвоведения и других наук при должном применении принципа актуализма приоткроет картину возникновения и смерти «былых биосфер» (термин В.И. Вернадского).

 

Геологический и космический аспекты рассмотрения роли живого вещества на планете привели В.И. Вернадского к выводу об огромной, с точки зрения биолога, мощности биосферы. По мнению Вернадского, к биосфере относятся нижние слои стратосферы, вся тропосфера, верхняя часть литосферы, сложенная осадочными породами (стратисфера) и гидросфера, т.е. верхняя граница биосферы простирается до высоты около 23 км над поверхностью Земли, а нижняя проходит в среднем на глубине около 16 км под ее поверхностью, точнее, по верхней границе мантии или слоя Махоровичича.

 

Однако жизнь и деятельность человека связаны с более узким слоем биосферы — витасферой, где сосредоточена основная масса ныне существующих живых организмов и где наиболее активно протекают процессы биогенеза.

 

В состав витасферы (биогеоценотического покрова) на суше входят биоценозы, нижние слои тропосферы мощностью в несколько десятков метров и почва с подпочвой — место средоточения корневых систем растений, микроорганизмов и многих видов животных.

 

 Таким образом, если мощность биосферы измеряется как в области суши, так и в области океанов десятками километров, то мощность витасферы измеряется метрами или десятками метров на суше и несколько больше в морях и океанах.

 

Витасфера, входящая структурно в биосферу, существенно отличается от основной массы биосферы как по составу, так и по энергетике. Витасфера представляет собой оболочку планеты, где совершается основная биогеохимическая работа живых организмов, где дается старт длительным во времени и пространстве биогеохимическим циклам миграции веществ на планете.

 

Элементарной структурной единицей витасферы является биогеоценоз (понятие, введенное В.Н. Сукачевым). Биогеоценоз представляет собой участок тер-

 

ритории или акватории, однородный в топографическом, микроклиматическом, биоценотическом, почвенном, гидрологическом и геохимическом отношениях. Биогеоценоз как элементарная структурная единица витасферы включает в себя определенное сообщество организмов, почву, почвенно-грунтовую воду и нижние слои тропосферы. Реальные размеры биогеоценозов на планете варьируют в широких пределах: от нескольких метров (микрозападины в степях и полупустынях, березовые колки, песчаные дюны и т.д.) до нескольких километров (солончак, такыр, однородные участки степи, леса). Каждому биогеоценозу присущ свой круговорот вещества и определенный характер трансформации потоков солнечной энергии, функцией которых является формирование биопродукции. Нарушение качественных или количественных характеристик круговорота веществ или трансформации энергии неизбежно ведет к изменению общей биопродуктивности (биомассы) и качественной ее структуры (нарушение синтеза витаминов, аминокислот, ферментов и т.д.). Если круговорот веществ в биогеоценозе зависит от фотосинтеза растений, то управляющая система биогеоценоза состре- доточена в почве. Миллиарды почвенных микроорганизмов, грибов, актиноми- цетов, низших и высших почвенных животных осуществляют там постоянно с заданной ритмичностью грандиозный процесс деструкции прижизненных метаболитов растений или их опада и ресинтез нового класса биоорганических веществ (гумус, антибиотики и т.д.). Энергия, поступающая в почву с биоорганическими веществами, существенно перераспределяется по различным микроструктурам и компонентам почвы: пленочная, гигроскопическая и другие виды почвенной влаги, кристаллические решетки вторичных почвенных глинистых минералов, синтез гумуса и т.д. Изучение круговорота веществ и трансформации энергии в биогеоценозах едва только начато. Пока лишь можно предполагать, что равновесное (стационарное) состояние биогеоценозов в природе достигается за счет оптимизации круговорота вещества и потоков энергии в нем, а основной управляющий механизм стабилизации биогеоценотического процесса размещен в почве. Надежность работы биогеоценоза как сложной системы прямых и обратных связей между его звеньями определяется уровнем и надежностью работы почвенных организмов по деструкции и реутилизации метаболитов высших растений.

 

Отсюда становится ясным, что при изучении биогеоценозов как открытых систем, способных к саморегуляции в течение длительного времени, особое внимание должно быть уделено исследованиям почвы как динамической системы, определяющей надежность и длительность функционирования биогеоценоза. Конечным этапом этих работ должна быть расшифровка механизмов управления био- геоценотическим процессом в природе, прогноз векторов и темпов этого процесса в разных зонах и ландшафтах и формулировка предпосылок к созданию научной концепции ведения хозяйства на биогеоценотической основе, что означает эффективное использование биологических ресурсов лишь в размере «процента с оборота» веществ в биогеоценозах будущего. Создание биогеоценозов, работающих с высоким КПД и значительной надежностью в открытой или замкнутой среде, станет возможным после детального изучения механизмов управления в природе в комбинации с экспериментальным и математическим моделированием частных процессов в биогеоценозе.

 

Существенный момент учения о биосфере и биогеоценологии заключен в представлении о взаимосвязи (прямых и обратных связях) и сопряженной эволюции всех структур биосферы Это важно помнить именно теперь, когда деятельность человека вступает в противоречие с естественным развитием природы. Только при достаточно глубоком знании законов биосферы и биогеоценологии человечество в состоянии будет разрешить главную проблему грядущего третьего тысячелетия — проблему «биосфера и человечество».

 

Уже сейчас проблема «биосфера и человечество» стала весьма актуальной. Над ней работают многие национальные и международные организации, научные центры и лаборатории. Эта проблема породила крупнейшие акции: международное гидрологическое десятилетие, международную биологическую программу, крупную программу ЮНЕСКО «человек и биосфера» и т.д. Повышенный интерес к проблемам биосферы вызван тем, что локальное воздействие человека на биосферу, характерное для всей истории человечества, сменилось в XX в. глобальным влиянием людей на состав, структуру и ресурсы биосферы. На планете нет участка суши или моря, где бы не были обнаружены продукты деятельности человека (пример с проникновением ДДТ в Антарктиду в результате массового применения этого препарата в бассейне Миссисипи — Миссури). Общеизвестны глобальные выпадения радиоактивных осадков — продуктов ядерных взрывов в наше время в атмосфере, океане и на суше; всегда и везде встречаются продукты сгорания нефти и угля, отходы химической и другой промышленности, ядохимикаты и удобрения, сносимые с полей в процессе водной и ветровой эрозии. Огромное влияние оказало человечество на изменение растительного и животного мира Земли. Односторонняя эксплуатация человеком естественных угодий, а также распашка 10% поверхности суши привела к сокращению на огромных территориях естественного растительного покрова, вырождению строевых лесов и замены их малоценными породами, гибели ценных видов рыб и промысловых зверей. Интенсивное и нерациональное использование ресурсов биосферы — водных, газовых, биологических и других — развеяло миф о их бесконечности и неисчерпаемости. Из этого не следуют панические прогнозы о «конце света», а лишь ставится на очередь дня крупнейшая проблема о разумном ведении земных дел разумным человечеством. Теоретической, естественно-научной основой проблемы «биосфера и человечество» являются общее учение о биосфере и биогеоценология — дисциплины, изучающие общие принципы и механизмы функционирования и эволюции сообществ живых организмов в конкретном пространстве и времени.

 

Современная структура биосферы — продукт длительной эволюции многих систем разной сложности, стремящихся к состоянию динамического равновесия (стационарные состояния). Широкая разработка метода эмпирического обобщения на основе математической теории систем позволит быстро и точно делать строго количественные прогнозы об эффективности глобальных или локальных акций человечества в биосфере и регулировать многие процессы в природе в период перехода биосферы в новое состояние — ноосферу. Практическое значение учений о биосфере и биогеоценологии огромно, оно не нуждается в иллюстрации, поскольку каждодневно печать и радио во всех концах планеты сообщают примеры разрушения или, к сожалению, редко, восстановления ресурсов биосферы (охрана природы). Но особенно заинтересованы в развитии этих учений здравоохранение и медицина, ибо они больше и чаще других сталкиваются со случаями резко или постепенного «ответного удара» (обратная связь) биосферы на неразумное или неосторожное преобразование природы человеком. При таком подходе, т.е. постоянном учете взаимодействий природных объектов или явлений и, как следствие этого, — постоянно возникающих разнообразных прямых и обратных связей в функционирующих исторически сложившихся многокомпонентных системах — биогеоценозах и биосфере, очень четко видны исключительные возможности диалектического метода познания природных явлений, конкретизированного методом эмпирического обобщения (В.И. Вернадский) и различными математическими теориями (теории систем, информации, множеств и др.). Ничто так не убеждает в действенности диалектики, как биогеоценология, и нигде так не полезна диалектика для естествознания, как в биогеоценологии, науке, которую, вслед за В.В. Докучаевым, можно считать центральной дисциплиной естествозна-

ния, а проблему «биосфера и человечество» — центральной проблемой предвидимого будущего.

 

Разработка биосферной и биогеоценологической концепций неизбежно выдвинет новую, необычную для нашего века проблему — перевод сельского хозяйства планеты на биогеоценотическую основу. История показывает, что огромные капиталовложения в сельское хозяйство росли сильнее, чем прирастала сельскохозяйственная продукция. Необходимо думать и работать над приростом сельскохозяйственной продукции в ближайшие годы более, чем в 10 раз. Это не только возможно, но и неизбежно, хотя научные подходы еще далеко не конкретизированы. В самой общей форме, нам кажется, обеспечение человечества биопродукцией пойдет по пути перевода сельского хозяйства на биогеоценотическую основу, интенсивного развития пищевой индустрии, включая промышленность биосинтеза и химию экстрактивных процессов и, наконец, изменения традиционного пищевого рациона человека.

 

Перевод сельского хозяйства на биогеоценотическую основу означает отказ от монокультуры, неустойчивой к болезням и лишенной своих природных союзников — других растений и особенно микрофлоры и насекомых. Жизнь в природе всегда представлена в виде сообществ организмов — растений, животных, микроорганизмов, т.е. она существует реально в виде биоценозов. Чистые посевы культур с частой перепашкой почвы, резко нарушающие структуру и численность микробного и животного населения почвы, — это изобретение человека, а не природы. Человек в земледелии начал с монокультуры и трехполки, постепенно дошел до понимания севооборота, создал системы земледелия. Уже в идее севооборота лежат истоки биогеоценотического подхода, ибо в ней заключены не только экономические соображения, но и мотивы борьбы и профилактики «почвоутомления», обогащения почв азотом (посев бобовых), борьбы с вредителями, посев медоносов и т.д. Белковый голод, испытываемый большей частью населения планеты, особенно дефицит в животных белках, может быть устранен лишь переводом сельского хозяйства на биогеоценологическую основу, включая селекцию дикорастущих трав. Луговодство и образцовые многолетние луга станут прототипом агробиоценозов на современных полях.

 

Нельзя забывать, что из-за узкоспециализированного направления растениеводства (в основном на производство зерна) человечество недобирает в рационе большое количество целебных веществ, без которых функционирование организма ослаблено. Целебные вещества в пище — это различные специи, богатые витаминами, микроэлементами и другими веществами. Дефицит их в рационе человека очевиден, а компенсация неизбежна, если здоровье человечества становится проблемой номер один. Флора и фауна планеты насчитывают около трех миллионов видов. Наука еще далека от физиолого-биохимической инвентаризации флоры и фауны. Развивая биологию, можно ожидать многочисленных открытий «запасов» целебных вешеств в разных организмах, подобных йоду в ламинариях, каучуку в каучуконосах и т.д. Химия экстрактивных процессов, биосинтез и пищевая индустрия призваны внедрять эти открытия для блага людей.

 

Итак, перевод сельского хозяйства на биогеоценотическую основу сулит сокращение затрат на получение биопродукции, увеличит устойчивость агробио- ценозов к болезням, создаст фонды целебных веществ в биопродукции в полезной биоорганической форме и многое другое. Выше говорилось, что биогеоценозы характеризуются значительной устойчивостью во времени, поддерживаемой определенным круговоротом веществ и потоком солнечной радиации. Создавая агро- биоценозы, человек должен научиться жить на проценты с этого круговорота, без подрыва производительных сил Земли. Этот путь неизбежен, но, готовясь встать на него, нужно создать условия для всестороннего развития биологии и биогеоце- нологии — теоретических основ сельского хозяйства будущего.

 

В последнее время в науке появились тенденции к разработке проектов подводных городов, усиленного развития гидропоники, постройки больших парников с программированным урожаем (типа промышленных фитотронов). У таких полузамкнутых систем много перспектив, их нельзя отвергать, больше того, их надо рекомендовать там, где это оправдано и выгодно. Но главный путь получения биопродукции в такой обширной стране, как СССР, — это повышение биопродуктивности основных территорий.

 

Таким образом, общее учение о биосфере и биогеоценология, основы которых были созданы В.И. Вернадским и В.Н. Сукачевым, призваны быть естественнонаучной основой проблемы «биосфера и человечество».

 

Возникновение этой проблемы и превращение ее на пороге третьего тысячелетия в глобальную проблему знаменует переход биосферы в новое состояние — ноосферу, общие контуры которой были оценены В.И. Вернадским. Начало атомной и космической эпох — это наиболее четкие даты рождения ноосферы. Ноосфера отличается от биосферы тем, что в ней локальная роль человека на Земле переросла в глобальную, и развитие биосферы стало все явственней определяться обратной связью с человечеством. Окончательное становление ноосферы наступает с момента глобального изменения витасферы Земли (биогеоценотического покрова) — этой управляющей системы биосферы. Как пойдет эволюция ноосферы, пока сказать трудно, но несомненно, что человечество сделает все возможное для разумного разрешения проблемы «биосфера и человечество».

 

БИОСФЕРА

 

Биосфера (от био... и сфера), оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов. Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии (по В.И. Вернадскому, — биогенная миграция атомов); начальный момент этих циклов заключен в трансформации солнечной энергии растениями и синтезе биогенных веществ на Земле. Термин «биосфера» — ввел в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс. Общее учение о биосфере создано в 20—30-х годов XX в. В.И. Вернадским, развившим идеи В.В. Докучаева о комплексном естественноисторическом анализе взаимодействующих в природе разнокачественных объектов и явлений (факторов почвообразования) и выявлении самостоятельных природных объектов гетерогенной структуры и состава (почвы, природные зоны).

 

В основе учения Вернадского лежат представления:

 

1)        о планетарной геохимической роли живого вещества (совокупность всех живых организмов, существовавших или существующих в определенный отрезок времени, рассматриваемых как мощный геологический фактор; в отличие от живых существ, изучаемых в биологии на всех уровнях их организации, начиная от молекулярного, живое вещество, в понимании Вернадского, как биогеохимический фактор, количественно выражается в элементарном химическом составе, массе и энергии);

 

2)        об организованности биосферы, являющейся продуктом сложного превращения вещественно-энергетических и информационных потоков живым веществом за время геологической истории Земли.

 

Биосфера включает не только область жизни (биогеосферу, фитогеосферу, геомериду, витасферу), но и др. структуры Земли, генетически связанные с живым веществом. По Вернадскому, вещество биосферы состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей: живое вещество, биогенное вещество; косное вещество; биокосное вещество; радиоактивное вещество; рассеянные атомы; вещество космического происхождения. В пределах биосферы везде встречается либо живое вещество, либо следы его биогеохимической деятельности. Газы атмосферы (кислород, азот, углекислота), природные воды, равно как и каусто- биолиты (нефти, угли), известняки, глины и их метаморфические производные (сланцы, мраморы, граниты и др.) в своей основе созданы живым веществом планеты. Слои земной коры, лишенные в настоящее время живого вещества, но переработанные им в геологическом прошлом, Вернадский относил к области «былых биосфер». Биосфера мозаична по структуре и составу, отражая геохимическую и геофизическую неоднородность лика Земли (океаны, озера, горы, ущелья, равнины и т.д.) и неравномерность в распределении живого вещества по планете как в прошлые эпохи, так и в наше время. Максимальное содержание живого вещества гидросферы приурочено к мелководьям, минимальное — к глубинным акваториям (абиссаль); на суше эта неравномерность проявляется в мозаике биогеоценотического покрова (леса, болота, степи, пустыни и др.) с минимумом плотности живого вещества в высокогорьях, пустынях и полярных областях. Элементарная структура активной части современной биосферы — биогеоценоз.

Живое вещество выполняет следующие биогеохимические функции:

 

—        газовые (миграция газов и их превращения);

—        концентрационные (аккумуляция живыми организмами химических элементов из внешней среды);

—        окислительно-восстановительные (химические превращения веществ, содержащих атомы с переменной валентностью, — соединений железа, марганца, микроэлементов и т.д.);

—        биохимические и биогеохимические функции, связанные с деятельностью человека (техногенез, форма созидания и превращения вещества в биосфере, стимулирующая ее переход в новое состояние — ноосферу). Совокупность этих функций определяет все химические превращения в биосфере.

 

Эволюция биосферы диалектически связана с эволюцией форм живого вещества (организмы и их сообщества), усложнением его биохимических функций, совершающихся на фоне геологической истории Земли.

 

В учении о биосфере выделяют следующие основные аспекты: энергетический, освещающий связь биосферно-планетарных явлений с космическими излучениями (в основном солнечными) и радиоактивными процессами в земных недрах; биогеохимический, отражающий роль живого вещества в распределении и поведении атомов (точнее их изотопов) в биосфере и ее структурах; информационный, изучающий принципы организации и управления, осуществляемые в живой природе в связи с исследованием влияния живого вещества на структуру и состав Б.; пространственно-временной, освещающий формирование и эволюцию различных структур биосферы в геологическом времени в связи с особенностями пространственно-временной организованности живого вещества в биосфере (проблемы симметрии и др.); ноосферный, изучающий глобальные эффекты воздействия человечества на структуру и химию биосферы: разработка полезных ископаемых, получение новых, отсутствовавших до того в биосфере веществ (например, чистые алюминий, железо и др. металлы), преобразование биогеоценотических структур биосферы (сведение лесов, осушение болот, распашка целинных земель, создание водохранилищ, загрязнение вод, почв и атмосферы продуктами хозяйственной деятельности, внесение удобрений, эрозия почв, лесонасаждение, строительство городов, плотин, промысловое хозяйство и т.д.).

 

Выход человека в космос, за пределы биосферы, будет стимулировать разработку новых сторон учения о биосфере. Существенный момент учения о биосфере — представления о взаимосвязях (прямых и обратных связях) и сопряженной эволюции всех структур биосферы. Это представление положено в основу разработки многими национальными и международными организациями, научными центрами и лабораториями проблемы «биосфера и человечество». Решению этой проблемы служат мероприятия, в которых участвуют многие страны, например, Международное гидрологическое десятилетие, Международная биологическая программа и т.д. Повышенный интерес к изучению биосферы вызван тем, что локальное воздействие человека на биосферу, характерное для всей предшествовавшей истории, сменилось в XX в. глобальным его влиянием на состав, структуру и ресурсы биосферы. На планете нет участка суши или моря, где бы не были обнаружены следы деятельности человека.

 

Один из ярких примеров — глобальные выпадения радиоактивных осадков — продуктов ядерных взрывов. В атмосфере, океане и на суше повсеместно присутствуют (пусть в самых незначительных количествах) продукты сгорания нефти, угля, газов, отходы химической и др. индустрии, ядохимикаты и удобрения, сносимые с полей в процессе водной и ветровой эрозия.

 

Интенсивное и нерациональное использование ресурсов биосферы — водных, газовых, биологических и др., усугубляемое гонкой вооружений, испытаниями ядерного оружия и т.д., развеяло миф о бесконечности и неисчерпаемости этих ресурсов. Многочисленные примеры разрушительной деятельности человека и, к сожалению, редкие примеры его созидательной деятельности (в т.ч. в плане охраны природы) свидетельствуют об актуальности разумного ведения земных дел разумным человечеством, что возможно только при переходе от стихийного капиталистического производства к плановому хозяйству социалистического и коммунистического общества. Естественнонаучной основой рационального подхода к проблеме «биосфера и человечество» — одной из грандиознейших проблем нашего времени — служат учение о биосфере и биогеоценология — дисциплины, изучающие общие принципы и механизмы функционирования и эволюции сообществ живых организмов в определенных пространственных и временных условиях. Современная структура биосферы — продукт длительной эволюции многих систем разной сложности, последовательно стремящихся к состоянию динамического равновесия. Практическое значение учения о биосфере огромно. Особенно заинтересованы в развитии этого учения здравоохранение, сельское и промысловое хозяйство и др. отрасли человеческой практики, чаще других сталкивающиеся с «ответными ударами» со стороны биосферы, вызванными неразумным или неосторожным преобразованием природы человеком.

 

Литература

 

1.         Вернадский В. И. Избр. соч. — М., 1960. Т. 5.

2.         Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. — М., 1965.

3.         Ковда В.А. Современное учение о биосфере // Журнал общей биологии. 1969. Т. 30. №1.

4.         Перельман А.И. Геохимия ландшафта — М., 1961.

5.         Тимофеев-Ресовский Н.В., Тюрюканов А.Н. Об элементарных биохорологических подразделениях биосферы // Бюллетень Московского общества испытателей природы. 1966. Т. 71(1).

6.         Хильми Г.Ф. Основы физики биосферы. — Л., 1966.

7.         Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека / Пер. с франц. — М., 1968.

 

 

 

К содержанию книги: Статьи Тюрюканова по биогеоценологии

 

 

Последние добавления:

 

Значение воды

 

Онежское озеро   Криогенез почв  

 

 Почвоведение - биология почвы

 

Происхождение и эволюция растений 

 

Биографии ботаников, биологов, медиков