2. Природа как среда обитания

2. Природа как среда обитания

Исследование природных свойств Земли продиктовано не только познавательным интересом. Планета оказалась местом, где жизнь явлена во всей своей очевидности и многообразии. Она стала прибежищем самого человека. И сколько бы он ни фантазировал относительно возможности жизни на других планетах, в других космических мирах, земное притяжение понуждало его на разрешение первоочередных задач, связанных с улучшением его земного бытия, ограждением от неподвластных первым людям стихийных сил природы. Вознамерившись подчинить природу, человек должен был ее изучить. И хотя многое в земной природе стало известно благодаря научным достижениям, Земля до сих пор не отдает свои тайны. До настоящего времени человек ничем не застрахован от проявления неуправляемой разрушительной энергии естественных процессов – землетрясений, наводнений, оползней, засухи и т. п.

Земля – планета Солнечной системы. Уже много лет астрономы настойчиво ищут другие звездные системы, так или иначе сходные с нашей. Эта область науки получила название внегалактической астрономии. Предполагают, что Солнце вместе с семьей планет существует около 5 млрд. лет и, можно сказать, переживает свою цветущую пору. Судьба Солнца небезразлична человечеству, поскольку с ним тесно связано развитие жизни на Земле.

Происхождение Солнечной системы всегда представляло сложную научную проблему, в ходе разрешения которой возникали различные космогонические гипотезы. Опираясь прежде всего на естественнонаучные представления, ученые вместе с тем руководствовались определенными философскими идеями. До сих пор не утратила значения основополагающая космогоническая гипотеза Канта-Лапласа.

Взгляды Канта и Лапласа в ряде вопросов существенно различались. Кант исходил из эволюционного развития холодной пылевой туманности, в ходе которого вначале возникало центральное массивное тело – будущее Солнце, а затем уже планеты. Лаплас же представлял первоначальное образование в виде очень горячей газовой туманности, находящейся в состоянии быстрого вращения. Общей идеей этих различных подходов стало представление о том, что солнечная система возникла в результате закономерного развития туманности.

В последующем, используя достижения различных областей физики, в частности, электродинамики, ученые преодолели механистическую ограниченность гипотезы Канта-Лапласа. Сегодня эти вопросы исследуются комплексом многих наук. Расширился круг проблем, стоящих перед исследователями. Необходимость познания земной жизни – ее природы и происхождения – побуждает расширить пространство поиска ответов. От выявления общих условий возникновения и развития жизни на Земле научная мысль движется к установлению возможности жизни на других телах Солнечной системы. Разумная жизнь рассматривается как космический фактор.

Прежде, чем на Земле возникло живое вещество, претерпел длительную и сложную эволюцию химический состав атмосферы. В итоге произошло образование органических молекул, послуживших своеобразными «кирпичами» для образования живого вещества. Первоначальная атмосфера Земли состояла в основном из простейших соединений водорода – Н₂, Н₂0, NH₃ и СН_3. Немало было и инертных газов – гелия и неона. Современная атмосфера Земли имеет вторичное происхождение. Со временем основными компонентами атмосферы становились азотосодержащие молекулы. Насыщенная кислородом атмосфера Земли постепенно формировалась под действием ультрафиолетового излучения Солнца на высотах 100–200 км. Решающую роль в насыщении земной атмосферы кислородом сыграл фотосинтез растений. Не исключают, что некоторое количество органических веществ было принесено на Землю при падении метеоритов и комет.

Возраст земной коры оценивается геологами в 4,5 млрд. лет. Соответствующие данные указывают на то, что уже 3,5 млрд. лет назад земная атмосфера была богата кислородом. Жизнь должна была возникнуть на Земле до насыщения атмосферы кислородом, ибо кислород, в основном, является продутом жизнедеятельности растений. Самые древние из известных на Земле организмов – сине-зеленые водоросли имеют возраст 3,2 млрд. лет.

Формирование представлений о природе Земли, непосредственно окружающей человека, привело к созданию учения о биосфере. Это учение вырабатывалось трудами многих естествоиспытателей.

Термин «биосфера» впервые употребил Ж.Б. Ламарк, а австрийский ученый Э. Зюсс в последней четверти XIX века придал ему геологический смысл. Под биосферой он понимал сферу обитания живых организмов, или сферу, занятую жизнью. Особый вклад в разработку учения о биосфере внес выдающийся отечественный естествоиспытатель и мыслитель В. И. Вернадский (1863–1945).

В 1926 г. Вернадским была написана книга, которая так и называлась «Биосфера». Поскольку понятие биосфера получило широкое распространение и употребляется в самом разнообразном контексте, приведем ее определение, данное самим В. И. Вернадским: «Земная оболочка, биосфера, обнимающая весь земной шар, имеет резко обособленные размеры; в значительной мере она обусловливается существованием в ней живого вещества – им заселена. Между ее косной безжизненной частью, ее косными природными телами и живыми веществами, ее населяющими, идет непрерывный материальный и энергетический обмен, материально выражающийся в движении атомов, вызванном живым веществом. Этот обмен в ходе времени выражается закономерно меняющимся, непрерывно стремящимся к устойчивости равновесием. Оно проникает всю биосферу, и этот биогенный ток атомов в значительной степени ее создает. Так неотделимо и неразрывно биосфера на всем протяжении геологического времени связана с живым заселяющим ее веществом– биосфера является той единственной земной оболочкой, в которую непрерывно проникает космическая энергия, космические излучения, и прежде всего лучеиспускание Солнца, поддерживающее динамическое равновесие, организованность…»[17]

Современные представления о биосфере отражают уровень познания ближайшего окружения человечества как чрезвычайно сложного природного образования. По мнению ученых, это понятие наиболее полно выражает глубинную сущность природы Земли в ее определенном пространстве. Наиболее специфична характеристика этой природы – жизнь.

Ясных представлений о верхнем и нижнем пределах биосферы пока не имеется. С помощью геофизических ракет микроорганизмы были обнаружены в пробах воздуха, взятых на высотах от 48 до 85 км. Принято устойчивой верхней границей считать высоту в 20 км над поверхностью Земли. Нижний предел устойчивости жизни находится на глубинах до 4–5 км. В указанных параметрах происходит непосредственное воздействие живого вещества на все природные процессы.

Учение о биосфере существенно отличается от сугубо биологических представлений тем, что живые организмы рассматриваются как нечто целое и единое, как живое вещество. По своей массе доля живого вещества в биосфере ничтожно мала, но по эффекту – огромна. Полагают, что все атомы таблицы Менделеева в своей истории (геологическое время) прошли через состояние живого вещества. Именно присутствие живого вещества в биосфере заставляет говорить об уникальности Земли не только в Солнечной системе, но и во Вселенной.

Точный вес и объем биосферы на сегодняшний день установить очень трудно. Однако имеющиеся научные результаты позволяют считать, что приблизительный вес биосферы составит 0,05 % от веса Земли, а ее объем – 0,04 % от объема Земли.

В биосфере выделяют три области: континентальную, океаническую и переходную. Континентальная область занимает 149 млн. км² (29,2 %), в том числе сухопутная часть – 133 млн. км² и ледовая – 16 млн. км². Океаническая область составляет 333 млн. км² (65,3 %). Переходная – 28 млн. км² (5,5 %). Биомасса Земли оценивается значением 2,423Х10¹² тонн.

Землю населяют 2–3 млн. видов организмов, около 500000 видов растений. Поскольку класс насекомых достигает 1 млн. видов, то переживаемое ныне время иногда называют эпохой геологического господства насекомых.

Таковы в общих чертах характеристики природы, в которой протекает жизнь и деятельность человека. Развитие природы приобрело принципиально новое направление в результате возникновения общества. Само общество, формируясь на основе биосферы, становится особой частью природы и относительно ей противостоит.