Единственный источник энергии на Земле, от которого зависит жизнь, - Солнце. Поверхность земли ежегодно получает около 1,2 * 1020 кДж солнечной энергии. Примерно половина этого количества идет на испарение воды.

Запасание солнечной энергии на Земле, используемой на жизнедеятельность всех живых организмов, происходит только на первом трофическом уровне, на уровне продуцентов. Во всех остальных звеньях пищевой цепи происходит только ее потребление и расходование с разной эффективностью, сопровождающиеся потерей энергии в виде тепла. Чем выше трофический уровень организма, чем больше эти потери.

С возникновением на Земле жизни стала возможной непрерывная циркуляция между гидросферой, литосферой и атмосферой химических элементов (Р, N, C, O2, S и др.), которые в своих превращениях проходят через живое вещество: они поступают из внешней среды в организмы, а после их отмирания возвращаются обратно. Такая циркуляция получила название биогеохимического круговорота (или циклов).

Итак, между неорганической и органической материей на Земле существует неразрывная связь, постоянный круговорот веществ и превращение энергии из одной формы в другую. Круговорот веществ подчиняется закону сохранения вещества и энергии. Большая часть составляющих неживую природу атомов вновь возвращается в живое вещество, и лишь незначительная выбывает из жизненного цикла за пределы биосферы. Благодаря круговороту веществ и потоку энергии обеспечивается длительное существование жизни. В противном случае запасы необходимых веществ на Земле очень быстро были бы исчерпаны.

Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой – сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача – конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945).

В.И. Вернадский о биосфере. История понятия “ноосфера”.

На основе наблюдений природных явлений представление о том, что живые существа взаимодействуют с внешней средой и влияет на ее изменение, возникло давно. Начало учения о биосфере обычно связывают с именем знаменитого французского натуралиста Ж.Б. Ламарка, который предложил термин «биология». Определение же «биосфера» впервые было введено австрийским геологом Э.Зюссом в 1875 году, в его работе по геологии Альп. Однако подробного освещения роли биосферы у Зюсса нет. Значительно более широкое представление о биосфере мы встречаем у В.И. Вернадского (1863-1945).

В.И. Вернадский – один из величайших ученых, основатель геохимии, биохимии, радиогеологии и создатель научной школы. В.И. Вернадский был тонким ценителем факторов, ученым, крайне требовательным к тому, чтобы естественнонаучные гипотезы отражали объективную реальность материального мира, закономерности, связанные с физико-химическими, геологическими, биохимическими и иными материальными процессами. Его концепции всегда были отточены громадным опытом естественнонаучной, профессиональной работы.

Вернадский стал первым исследовать жизнь как единое целое, как геологически своеобразно живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Вернадский подчеркивал, что за геологическую историю организмы, по-видимому, осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям, участвуя в их изменении. Он первым из ученых понял, что мы всецело принадлежим биосфере – и телом, и духовной жизнью, прошлым и будущим, став органом ее самопознания и преобразования. Шаг за шагом, исследуя геохимические и биогеохимические процессы, Вернадский подходит к коренным проблемам энергетики термодинамики взаимодействия живого и костного вещества планеты и далее, углубляясь в биологическую роль человечества, сознания, трудовой деятельности, обращается к естественноисторическим закономерностям социально-экономического развития общества. Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли и Космоса. А живые организмы, популяции, виды и все живое вещество – это формы, уровни организации биосферы.

Он также отмечал, что особую роль в биосфере играют биологические круговороты, где важнейшим процессом является фотосинтез, осуществляемый растительностью планеты, которая оказывает влияние на все компоненты природного комплекса биосферы – атмосферу, гидросферу, почву и животный мир. Велика роль растений в жизни человеческого общества.

К своеобразной разновидности круговоротов в биосфере относятся ее ритмические изменения. Ритмикой называется повторяемость во времени комплекса процессов, которые каждый раз развиваются в одном направлении. При этом различают две ее формы: периодическую – это ритмы одинаковой длительности (время оборота Земли вокруг оси) и циклическую – ритмы переменной длительности. Ритмы бывают разной продолжительности: геологические, вековые, внутривековые, годовые, суточные и т.д. Ритмичность – это форма своеобразной пульсации биосферы как целостной системы, причем ритмы, как и круговороты веществ, замкнуты в себе.

Развивая учение о биосфере, Вернадский пришел к следующим выводам: “Биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению”. Также он рассматривал биосферу как область жизни, основа которой – взаимодействие живого и костного вещества. Вернадский писал: “Живые оганизмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей”.

Взаимодействие живого и костного вещества характеризуется прежде всего тем, что часть энергии костного вещества усваивается, ассимилируется живым веществом. Эта новая геологическая сила изменяет организацию поверхности Земли. Количество накопленной потенциальной энергии увеличивается. Живое вещество становится, таким образом, регулятором действительной энергии биосферы. Самая существенная особенность биосферы – это биогенная миграция атомов химических элементов вызываемых лучистой энергией Солнца и проявляющихся в процессе обмена веществ, росте и размножении организмов. Эта биогенная миграция атомов подчиняется двум биогеохимическим процессам:

· Стремится к максимальному явлению: возникает «всюдность» жизни.

· Приводит к выживанию организмов, увеличивающих биогенную миграцию атомов.

Научное и практическое знание Вернадского как основателя учения о биосфере состоит в том, что он впервые глубоко обосновал единство человека и биосферы.

Единство биосферы и человека. Ноосфера.

Центральной идеей, проходящей через все творчество Вернадского, является единство биосферы и человечества. Вернадский в своих работах по естествознанию раскрывает корни этого единства, значение организованности биосферы в развитии человечества. Широк круг вопросов, затрагиваемых Вернадским в своих работах. Но везде он пытался найти то главное, что, по его мнению, имеет отношение к устройству окружающего пространства в глобальном масштабе. Из всего частного он пытался выделить то общее, что проясняло бы картину мира, в центре которого находится человеческий разум. Это позволяет понять место и роль исторического развития человечества в эволюции биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу (от греческого «ноос» – разум). Под ноосферой понимают сферу взаимодействия природы и общества.