Сучасне уявлення про біосферу

7.2. Сучасне уявлення про біосферу

Вперше термін "біосфера" – "сфера життя" – був використаний австрійським вченим-геологом Едуардом Зюссом (найвизначніша праця "Лице Землі" про розвиток земної кори) ще в минулому столітті (1875). Однак він не дав визначення цього поняття. Сучасне його тлумачення, яке прийняте в усьому світі, належить українському вченому В.І.Вернадському – першому президенту Української Академії наук (1919). Наукові уявлення про біосферу як "живу" оболонку Землі вчений виклав у своїх лекціях, прочитаних у Карловому університеті в Празі та Сорбонні в Парижі протягом 1923-1924 pp. Згодом ці положення були узагальнені в книзі "Біосфера" (1926).
В.І.Вернадський розглядає життя як вищу форму розвитку матерії на Землі. Живі організми, – стверджує вчений, – перетворюють космічну сонячну енергію у земну, хімічну і створюють нескінченну різноманітність нашого світу. Ці живі організми своїм диханням, своїм живленням, своїм метаболізмом, своєю смертю і своїм розмноженням, постійним використанням своєї речовини, а головне – триваючою сотні мільйонів років безперервною зміною поколінь, своїм народженням і розмноженням продовжують одне з найграндіозніших планетарних явищ, що не існує ніде, крім біосфери.
Отже, біосфера – це оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, заселені живими організмами. Але повернемося до визначення біосфери, яке дав В.І.Вернадський, підкреслюючи скрізь її відмінні особливості, зокрема: а) біосфера являє собою оболонку життя – ділянку існування живої речовини; б) біосферу можна розглядати як ділянку Земної кори, зайнятої трансформаторами, які переводять космічні випромінювання в діяльну земну енергію – електричну, хімічну, механічну, теплову і т.д.
Якщо В.В.Докучаев вважав біотичні і абіотичні фактори рівноправними у творенні історичного живого тіла – ґрунту, то В.І.Вернадський, перейшовши на глобальний рівень осмислення планетарних процесів, довів, що провідним фактором, який перетворює образ Землі, є життя. Його особливість полягає не лише в прискоренні хімічних реакцій – деякі реакції поза організмами взагалі не відбуваються при нормальних температурах і тисках. Наприклад, жири і вуглеводи окислюються в організмі при температурі близько 37°С, а поза ним для їх окислення необхідна температура до 450-500°С. Як відомо, в організмах діють, за словами академіка І.П.Павлова, "збудники життя". Сьогодні вони відомі під назвою "ферменти", або "ензими".
Ці нові уявлення про роль ферментів у життєвих процесах дають підстави існуванню ще й такого визначення біосфери: це та оболонка Землі, в межах якої фізико-географічні умови забезпечують нормальну роботу ферментів.
Біосфера в сучасному розумінні – це глобальна відкрита система зі своїм "входом" (потік сонячної енергії, який надходить з космосу) і "виходом" (утворені в процесі життєдіяльності організмів речовини, які із-за різних причин "випали" із біологічного кругообігу, так званий вихід "в геологію" – кам'яне вугілля, нафта, осадові породи тощо). З позицій кібернетики ця велетенська система, котра, як і її складові – біогеоценози, описується як "чорний ящик". Процеси, що відбуваються всередині нього, закодовані природою. Можна із впевненістю сказати, що система в її основних рисах є саморегульованою, самоорганізованою. Екологи пояснюють самоорганізацію системи інформацією, яка пронизує екосистему. Вона міститься в живих організмах, в їх генетичному коді і здатності адаптуватися до змін умов середовища. Отже, саморегулювання екосистеми забезпечується живими організмами.
Такий підхід дає підстави вважати біосферу централізованою кібернетичною системою, оскільки в ній один елемент (підсистема) – живі організми – відіграє домінуючу, центральну роль у функціонуванні системи в цілому.
Згідно із законом необхідної різноманітності Віннера – Шеннона – Ешбі, який вважають основним кібернетичним законом, кібернетична система лише тоді володіє стійкістю для блокування зовнішніх і внутрішніх збурень, коли вона має достатнє внутрішнє різноманіття. Це різноманіття в основному і створюється живими організмами. Досить сказати, що сьогодні на Землі існує близько 2 млн видів організмів, з них частка рослин становить 500 тис. видів, а тварин – 1,5 млн видів (табл. 7.1).

Таблиця. 7.1 Чисельність різних груп організмів в біосфері

Виходячи із екосистемних уявлень, видове різноманіття – це не просто якась арифметична величина, нижче якої не мав би опускатися живий світ, а реальна потреба буквально кожного сущого на планеті виду в трофічних ланках біогеоценозів і біосфери в цілому. Коли поліські лебеді відлітають взимку до Африки і вона їм на кілька місяців стає батьківщиною, значить, вони потрібні тій гостинній африканській землі і якійсь конкретній екосистемі.
Тому не випадково новостворений у 1948 р. Міжнародний союз охорони природи і природних ресурсів (МСОП) буквально на другий рік своєї діяльності організував комісію з проблем рідкісних і зникаючих видів. Створена Червона книга МСОП включає: перший том – 236 видів (292 підвиди) ссавців, другий том – 287 видів (341 підвид) птахів, третій том – 36 видів і підвидів земноводних і 119 – плазунів. Спеціальні томи присвячені рідкісним рибам (четвертий) і рослинам (п'ятий). Кожна країна, на території якої проживає вид, занесений до Червоної книги МСОП, несе моральну відповідальність перед усім людством за збереження цього скарбу природи. Ці види необхідно зберегти заради нормального функціонування сучасної біосфери, яка й сьогодні еволюціонує, збагачуючи видове різноманіття.
За даними українського палеоботаніка О.П.Фесуненка, кількість родів вищих рослин становила: в селурі (близько 400 млн років тому) – 1 рід, в девоні (350 млн) – 36, в інтервалі від карбону до тріасу (200 млн) – 150– 200, від юри до неогену (150 млн до нинішніх днів) – 250-330. Таким чином, збагачення видового різноманіття, що добре ілюструють наведені факти, – це загальна тенденція сучасного розвитку біосфери, яка сприяє усуненню зовнішніх і внутрішніх перешкод і підтримці системи в стані гомеостазу.
Ю.Одум (1986) наводить витяг із однієї з американських програм (програма збереження генетичних ресурсів, керівник Девід Кофтон, Каліфорнія), в якій викладена точка зору вчених з приводу глобальної загрози втрати видового різноманіття: "Біологічне різноманіття тварин, рослин і мікроорганізмів являє собою фактор фундаментальної важливості для виживання людства". Термін "генетичні ресурси" можна визначити як генетичне різноманіття, яке відіграє вирішальну роль у задоволенні всіх потреб суспільства.
Характерна особливість біосфери як "плівки життя" – це її гетерогенність, мозаїчність, причому кожна окрема однорідна ділянка ("біогеоценоз", "екосистема") здатна до саморегуляції і повного самовідновлення біоти. Екосистеми перебувають у постійній взаємодії одна з одною, створюючи разом гігантський кругообіг речовин в межах біосфери.