Определение понятий и место пребывания
Чтобы определить функции биосферы, надо, прежде всего, определить, что в этом случае следует понимать под функциями и в каком качестве рассматривать биосферу. Такой подход может сразу показаться неприемлемым, но до сих пор нет единого понимания. Начиная с выдающихся ученых и основателей теории и до настоящего времени, однозначного определения функций именно биосферы нет. Существуют различные перечни функции биосферы. Это и обеспечения круговорота химических элементов, и абстрактные, например, энергетическая, о которой говорится, что она обеспечивается за счет аккумулирования зелеными растениями солнечной энергии и совсем не объясняет в чем же суть такой функции. Некоторые сводят их к роли только живых организмов. А может быть, все следует объединить?
Что такое функция? Это обязанность, или работа, или роль, или предназначение чего-либо или кого-либо.
Что такое биосфера? Упрощенно, это место, где обитают все живое на Земле и находятся остатки их жизнедеятельности. Кроме того, оно преобразовывается этими организмами. Из такого определения можно сделать вывод, что ее функции пассивные, потому как она – это, во-первых, только место или область пребывания.
И во-вторых, подвергается стороннему воздействию, под которым вынужденно изменяется. Если рассматривать биосферу с такой точки зрения, то называемые функциями энергетическую, газовую, концентрационную, деструктивную и средообразующую, функциями как раз назвать и нельзя. Они являются либо деятельностью организмов, либо последствиями этой деятельности.
Например, аккумулирование солнечной энергии зелеными растениями в процессе фотосинтеза является «работой» растений, а не энергетической функцией биосферы. Распределение энергии между другими организмами следует отнести к пищевой цепи, но не места их обитания. Также обстоит дело и с другими «функциями».
Процесс миграции и превращения газов, что обеспечивает газовый состав биосферы. Извлечение и накопление организмами биогенных веществ из окружающей среды. Деятельность редуцентов по разложению мертвой органики и вовлечение ее элементов в биотический кругооборот. Трансформация химических параметров окружающей среды, то есть формирование условий для благоприятного существования жизни во всех слоях – атмосфере, гидросфере и литосфере. Все это деятельность живых существ и ее последствия, в том числе преобразующие место их существования. Но никак ни функции самого места.
Складывается впечатления, что функции биосферы и деятельность живых организмов одно и то же. Но они лишь часть биосферы. Небольшая по массе и очень важная, так как единственная наделена энергией, необходимой для синтеза и миграции химических элементов.
Единственной функцией биосферы, как «места», может быть то, что она является хранилищем веществ, не вовлеченных в биогенный оборот.
Система и цель
Рассмотрение биосферы только как места жительства, является не только неполным, но и тупиковым. Она имеет свои функции, потому что является глобальной экосистемой. И в таком качестве объединяет функции всех ее частей, которые являются одновременно и ее. Самыми главными функциями являются самоорганизация и саморегулирование, которые обеспечивают ей состояние динамического равновесия. Состояние равновесия является основным условием существования системы, иначе, под воздействием внешних факторов, система разбалансируется и прекратит свое существование.
Биосфера, как система, возникла с рождением первых живых организмов. По некоторым данным от 3,5 до 3,7 млрд. лет назад. По теории В.И. Вернадского, первые живые существа имели довольно значительное видовое разнообразие. Хотя, существует также мнение, что первый простейший был одного вида. Утверждают также, что все направлено на достижение одной цели – обеспечение существования жизни. Человек развил эту мысль. Биосфера необходима для обеспечения максимально комфортного его существования на Земле. Этим оправдывается его активное и неограниченное вмешательство в нее. Тот же В.И. Вернадский дал этому процессу определение – ноосфера.
Главную роль в обеспечении существования жизни на планете Земля играют живые организмы. Как говорил один известный персонаж: «Спасение утопающих – дело рук самих утопающих».
В.И. Вернадский утверждал, что живое вещество является одновременно и функцией биосферы и могучей биохимической силой Земли. Он выделял их девять. В настоящее время ученые выделяют шесть и одну итоговую или их объединяющую.
Оно представлено в первую очередь растительным миром, который составляет 90% его массы. Основной энергетический источник – солнечная энергия. Она используется зелеными растениями в процессе фотосинтеза для получения свободного кислорода, который является источником дыхания для остальных. Питание, дыхание, создание и распад органических веществ – это составные части постоянного круговорота химических веществ и энергии в природе.
Миграция основных химических элементов, таких как кислород, углерод, водород, азот, кальций и так далее проходит через живое вещество с разной скоростью. Например, весь, существующий на планете, кислород оборачивается за 2000 лет, а углекислый газ – за 300. Живое вещество обладает огромной свободной энергией, которая обеспечивает высокую скорость протекания в ней химических реакций. Концентрируется эта энергия в белковых соединениях, которые могут быть только в живых организмах. Существование живого вещества обеспечивается размножением и непрерывной сменой поколений, а также способностью к адаптации и эволюционным изменениям. Следующее поколение не является копией предыдущего, а является его измененной и «улучшенной» моделью.
Первая функция живого вещества – энергетическая. В процессе фотосинтеза энергия накапливается и затем передается по пищевой цепи. Главными принципами ее являются стремления энергии к максимальному своему проявлению и увеличению. Существа с малой энергией погибают.- Вторая – газовая. В процессе своей жизнедеятельности организмы способны поддерживать нужный газовый состав своей среды обитания, а при необходимости его изменить. Примером соблюдения такого баланса может служить пропорциональное соотношение в атмосфере кислорода и углекислого газа. С появлением кислорода в атмосфере в объеме более 1% дало возможность появиться первым аэробным организмам. Увеличение количества кислорода до 10% создало условия для образования молекул озона и появления в атмосфере защитного слоя.
- Окислительная и восстановительная. Эта функция также связана с наличием свободного кислорода. При его избытке происходят окислительные реакции, а при недостатке восстановительные, которые сопровождаются накоплением сероводорода и метана.
- Организмы могут накапливать в своем теле химические элементы. Их концентрация может в несколько раз превышать обычное содержание в окружающей среде. Проявляются такие накопления в залежах полезных ископаемых или раковинах моллюсков. Концентрироваться могут не только вещества полезные, но и ядовитые, отравляющие и радиоактивные. Это концентрационная.
- Деструктивная. Это способность организмов разрушать органическое вещество. Такую задачу в пищевой цепи выполняют редуценты, разрушители или могильщики. К ним относят грибы, личинки насекомых, червей, микроорганизмы и бактерии.
- Живые существа находятся в постоянном движении и взаимодействии, благодаря чему переносят химические вещества и энергию. Транспортная функция позволяет их перемещать на значительные расстояния.
- Итоговой, объединяющей или интегрирующей функцией живого вещества является их роль в создании и преобразовании физико-химических параметров окружающей среды. Это средообразующая. Средой здесь может быть и вся биосфера в целом и ее части – почвы, воды и так далее.
- Отмечают еще две. Одна из них рассеивающая. Процесс жизнедеятельности организмов связан с выделение экскрементов и гибелью. Существа перемещаются, меняют верхний покров и жидкости. Вторая – информационная. Существа накапливают в процессе жизни, а также от прошлых поколений информацию, которую передают по наследству.
Человек и другие составляющие системы
Человек, без сомнения, является частью биосферы. Однако его роль несколько отличаются от роли других ее частей. Представляя себя на высшей ступени развития, человек считает, что вся она существует только для его комфортной жизни. Он вмешивается в существование других, влияет и изменяет окружающую среду, эксплуатирует природные ресурсы и загрязняет природу продуктами своей жизнедеятельности. Оценив последствия влияния человека на природу трудно утверждать, что он единственный носитель разума на Земле. Скорее наоборот.
К функциям человека относят биогеохимическую его деятельность. Это биогенная миграция атомов усиленная хозяйственной деятельностью человека. Деятельность человека существенно отличается от деятельности любого живого организма. Человек не производит энергию, а ее потребляет. Его воздействие на окружающую среду не определяется его биомассой, а зависит от производственной деятельности. Если бы он взаимодействовал с природой обычным для остальных живых организмов способом, то популяция людей на Земле не превышала 100 тысяч человек.
Учение В.И. Вернадского о ноосфере, ставило человека разумного в центр биосферы. Теперь она должна была меняться не только под воздействием живых организмов и внешних факторов, но в соответствии с желаниями и целями человека. Думается, что не такие формы и методы преобразования биосферы человеком представлял себе великий ученый.
Рассматривать значение и роль только человека и живых организмов в системе биосферы несколько неправильно и неполно. Нельзя оставить в стороне косное вещество как хранителя запасов химических элементов или соединения в состоянии радиоактивного распада. Недостаточно изучено влияние космических тел и приносимых ими на Землю инородных веществ.