Насколько распространена биосфера?

Основная масса живых организмов сосредоточена на границе трех геологических оболочек Земли: газообразной (атмосфера), жидкой (гидросфера), твердой (литосфера).

Атмосфера — наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством. Через атмосферу происходит обмен вещества и энергии с космосом.

Тропосфера — нижний слой атмосферы, примыкающий к поверхности Земли (высота 9—17 км). Здесь происходит формирование и перемещение воздушных масс, образование циклонов и антициклонов, появление облаков и выпадение осадков. Эти процессы определяют погоду и климат у земной поверхности.

Стратосфера простирается до высоты 50—55 км. В пределах 15—60 км находится озоновый слой, сильно поглощающий солнечную радиацию. Озон способствовал распространению живого вещества на суше, и он же определяет верхний предел жизни в биосфере.

Ионосфера (выше 60 км) — оболочка, в которой практически отсутствует «живое вещество», она составляет область заряженных частиц, ионизированных вследствие облучения космическими лучами, — ионов и электронов.

В атмосфере наиболее заселен слой до 50 м, а вынос микроорганизмов на высоты более 15 км возможен благодаря конвекционным потокам. За пределами озонового слоя мощный поток ультрафиолетового излучения, видимо, убивает все живое. Однако защиту живых клеток от воздействия излучения и потоков ионизирующих частиц может, в частности, обеспечить железный метеорит диаметром менее 0,6 мкм и стенками толщиной не более 0,1 мкм.

Гидросфера — совокупность всех вод на Земле (глубинных, почвенных, атмосферных, речных, океанических и др.). Ее основную часть (96,53%) составляет Мировой океан. Океану присущ гомеостаз — способность сохранять постоянство химического состава. На протяжении тысячелетий соотношение основных химических компонентов воды в океане остается практически постоянным, поэтому В. И. Вернадский даже предлагал принять это соотношение в качестве константы для планеты Земля, подобно тому, как характерной константой вещества служит точка его плавления.

Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю мантию Земли. Мощность литосферы 50—200 км. Та ее часть, которая сформирована за счет совместного воздействия на нее воды, воздуха и живых организмов, образует почву. Плодородную часть почвы (гумус) образуют остатки организмов после разложения. Составные части почвы: минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Нижняя граница распространения живых организмов в литосфере определяется температурой. Биологами установлено, что простейшие организмы могут жить при температурах до 100 °C, а обнаружение грибов в ядерных реакторах свидетельствует о возможности живого вещества переносить мощные потоки ионизирующего излучения.

Информация к размышлению Потомство одной бактерии способно захватить поверхность всей планеты всего за 1,47 суток, «растекаясь» со скоростью 33,1 м/с. Чтобы воспроизвести биологическую массу, равную массе земной коры, при беспрепятственном размножении бактериям нужно всего 1,6 суток, зеленым водорослям — 24,5 суток, слонам — 1300 лет¹.

В. И. Вернадский сформулировал три основных биогеохимических принципа эволюции биосферы как целостного образования.

Первый принцип: биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному значению. Этот принцип вытекает из факта устойчивости геологических процессов в историческом времени.

Освоение жизнью новых областей планеты Земля осуществляется за счет возрастающего разнообразия форм организации живых организмов. Постоянство среднего химического состава живого вещества с момента возникновения жизни и до сегодняшнего дня также выступает проявлением этого принципа и характеризует постоянство химической основы биологической эволюции.

Второй принцип: эволюция видов, приводящая в ходе геологического развития к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию составляющих биосферы. С позиций этого принципа само появление человека выступает как закономерный процесс, поскольку выделение Homo sapiens из животного мира обусловлено существенной интенсификацией процесса переработки окружающей среды.

Третий принцип: в течение всего геологического времени заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества. Этот принцип основан на геометрической прогрессии размножения живых организмов. В. И. Вернадский показал: чем выше скорость заселения, тем энергичнее конкретный биологический вид перерабатывает окружающую среду. Этот принцип характеризует правило полной заселенности Земли в любое геологическое время: «Для некоторых бактерий скорость заселения, ограниченная скоростью деления цепочки клеток, приближается к скорости звука и соответствует тенденции к мгновенному потенциальному заселению всей поверхности Земли этим живым организмом»^[1][2].

Геологическая роль живого вещества проявляется в том, что оно производит на Земле не прекращающуюся ни на мгновение работу по изменению и переработке своего окружения.

В механизме формирования земной коры биосфера выступает активным началом, изменяющим состав всех геосфер: газовый состав атмосферы, минеральный состав литосферы, химический и структурный состав почвы, состав гидросферы.

Учение Вернадского о биосфере — существенный прорыв в представлениях о живой природе, в понимании ее неразрывной связи с деятельностью человека и человечества.

На основе анализа работ В. И. Вернадского могут быть выделены некоторые эмпирические обобщения относительно сущности и роли биосферы.

• 1. Целостность биосферы: «Твари Земли являются созданием космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического организма».
• 2. Гармония биосферы: «Все учитывается и все приспособляется с той же точностью, с той же механичностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях небесных светил».
• 3. Существенная роль живого вещества в эволюции Земли: «Лик Земли как небесного тела, фактически сформирован жизнью».
• 4. Растекание жизни как проявление ее геохимической энергии: мелкие организмы размножаются быстрее, чем крупные организмы.
• 5. Постоянство количества живого вещества в биосфере и единство его химического аппарата с самых древних геологических периодов.
• 6. Повсеместное распространение жизни в биосфере.

Могут быть выделены и другие обобщения¹. Однако и отмеченных нами достаточно для того, чтобы показать новизну теоретических выводов В. И. Вернадского в сравнении с представлениями его предшественников. Таким образом, В. И. Вернадский обессмертил свое имя в науке, если бы создал только учение о биосфере. Однако ему принадлежит и другая концепция — концепции ноосферы.

• [1] Чернова Н. М., Галушин В. М., Константинов В. М. Основы экологии. М.: Просвещение, 1997. С. 8−9.
• [2] Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. С. 140.