Биосфероведение - Валерий Степанович Миловатский
Другое определение – по Лапо – более развёрнутое. Биосфера – это «пронизанная жизнью и сформированная ею наружная оболочка Земли, развитие которой определяется постоянным притоком космической (главным образом солнечной) энергии. Биосфера Земли характеризуется присутствием жидкой воды и широким развитием низкотемпературных реакций… Биосфера продуцирует наружу – газовую оболочку, вовнутрь планеты – оболочку осадочных пород („былые биосферы“, или „метабиосферу“)».
В завершение общей характеристики биосферы следует сказать, что только в её условиях мог появиться человек, носитель разума. Человек с помощью биосферы создал свою цивилизацию, подошёл вместе с биосферой в своём развитии к порогу новой стадии развития биосферы – к порогу ноосферы, сферы разума. Но об этом в третьем разделе книги.
Глава 3. О границах биосферы
О зарождении биосферы. Освоение жизнью трёх разнофазных оболочек Земли. Особая роль магнитосферы. Об областях и границах биосферы.
Приведём исходные «паспортные» данные биосферы. Родилась она на Земле, как установлено наукой – три с половиной миллиардов лет назад. Научная общественность не сомневается, что мать биосферы – Земля. А вот насчёт отца мнения расходятся. Правда, Вернадский и другие великие умы сходились на том, что биосфера, как и жизнь, имеет космическое происхождение.
Обстоятельства рождения тоже не прояснены: откуда и как появился генетический код? Почему живое использует только левовращающие основания и аминокислоты? И так далее. Но на одном Вернадский настаивал – биосфера появилась чуть ли не одновременно с жизнью на Земле, а именно: жизнь, едва сама зародившись, уже имела биосферный, экосистемный характер. То есть, при зарождении она уже существовала в виде первичных экосистем, представляющих собой сообщество разных организмов, состоящих из множества различных видов. Таким образом, Вернадский постулирует изначальный видовой полифилетизм в биосфере в отличие от дарвиновского монофилетизма. Современная наука всё более это подтверждает. Так Т. Чеховская пишет: «…палеонтологами было доказано многоствольное происхождение большинства хорошо изученных групп животных: рыб, пресмыкающихся, млекопитающих». Академик Б.С. Соколов констатирует: «В целом становится ясно, что эволюционное развитие шло не одним-единственным путём. Мы не знаем, как связать родственные стволы многих беспозвоночных: ниже границы кембрия сейчас опущены корешки целого ряда ветвей эволюционного дерева, и они не сходятся… И сойдутся ли вообще?!»[5]
А теперь приведём количественную характеристику биосферы. Современная биосфера (со всеми её геологическими слоями-оболочками) имеет массу около 0,05 % массы Земли. Объём – около 0,4 % объёма Земли. Масса живого вещества биосферы составляет 3·10-8 % – 5·10-8 % массы Земли или 0,7·10-4 % – 1,0·10-4 % массы биосферы.
Норвежский учёный В.М. Гольдшмидт привёл такое сравнение: «если литосферу представить в виде каменной чаши весом 13 фунтов, то гидросфера, заключённая в этой чаше, весила бы 1 фунт, атмосфера соответствовала бы весу медной монеты, а живое вещество, почтовой марки». (цитируется по А.И. Перельман)
Биосфера, охватывает три внешние, резко отличающиеся оболочки Земли: газообразную (атмосферу), жидкую (гидросферу) и твёрдую (литосферу). Живое любит разнообразие – вот оно и заселило все эти три разных фазы вещества, три разных оболочки Земли. Возможно, эта трёхфазность биосферы и была одним из тех необходимых важнейших условий, обусловивших появление жизни на Земле.
К этим трём оболочкам следует добавить ещё одну, особую – магнитосферу. Это не вещественная оболочка, а полевая. Правда, она содержит плазменное вещество, но об этом расскажем в соответствующей главе. Важно то, что эта оболочка пронизывает все три названные оболочки, всю биосферу, всю толщу земную вплоть до её ядра. Исходит из ядра и уходит в космическую окрестность Земли. Такие особенности магнитосферы как невещественность, всепроникаемость, взаимосвязь с электромагнетизмом космоса, делают её совершенно особенным, необходимым фактором для биосферы, главным для жизни. Фактором, вероятно обусловившим самые фундаментальные свойства живого, а именно – связанные с его пространственно-временной структурой и информатикой. В настоящее время наука установила, что живое не может существовать без геомагнитного поля, без магнитосферы.
Насколько полно и тесно биосфера связана с перечисленными оболочками? Здесь «пальму первенства» надо отдать гидросфере. Только гидросфера целиком, на всю свою толщу пронизана жизнью. Недаром замечено особое сродство воды к жизни. Вода будто бы специально создана для того, чтобы благодаря ей могла существовать жизнь. Другие оболочки охвачены жизнью лишь частично.
Вопрос – насколько другие оболочки входят в биосферу – связан с вопросом о границах биосферы. Чем определяются и где проходят границы биосферы? Пространствами Земли? Конечно. Но прежде всего они определяются свойствами живых организмов, позволяющими заселять эти пространства. Коль живое вещество – ведущее звено биосферы, то им и определяются границы биосферы.
Живое вещество всюдно: оно в воздухе, в море, на земле и под землёй, в пещерах, в подземных водах, на ледниках гор и полюсов. Оно способно выживать в разных, подчас экстремальных условиях. В отсутствии кислорода, в полной темноте, в холоде, при больших дозах радиации. Например, термофильные бактерии живут при 140 °C, есть свидетельства, что они выживают даже при 270 °C. Живут в кислотных и засоленных средах. Бактерии и споры обнаружены на высоте 85 км, хотя озоновый экран располагается на высоте 23–25 км. Жак Пикар наблюдал живые существа в Марианской впадине на глубине 11 километров, а именно: голотурий («морские огурцы»), некоторых рыб, и другие организмы. Под толщей льда в Антарктиде обнаружены цианобактерии. В отложениях морского ила, в толще до 0,5–1,0 км, в нефтяных скважинах до 1,7 км, в подземных водах на глубине до 3 км тоже находят живые организмы.
Вернадский, определяя границы биосферы, различал в ней две области:
а) область устойчивости жизни: где жизнь ещё сохраняется, но не живёт в полную силу (не размножается и так далее);
б) область существования жизни: где жизнь может прогрессировать количественно и качественно.
Последователь Beрнадского Н. Б. Вассоевич разделил биосферу на четыре области: а) апобиосфера – биосфера, ограниченная озоновым экраном;
б) парабиосфера – биосфера, ограниченная областью устойчивости жизни;
в) собственно биосфера – область существования жизни;
г) метабиосфера – осадочные породы, большая часть литосферы, «былые биосферы» по Вернадскому.
Если говорить о биосфере, определяя её границы областью существования жизни, а не областью её устойчивости, то её общие границы можно определить так:
– на суше – до 3 км в глубину,
– в океанах – на всю толщу воды при средней глубине 3,8 км. Кроме того, прибавляют 0,5 км толщи дна.
В атмосфере около 9 км в полярных широтах и 11–18 км в экваториальных.
Суммарно, в океане толщина биосферы определена
