"Вернадский: жизнь, мысль, бессмертие" - читать интересную книгу автора (Баландин Рудольф Константинович)

БИОСФЕРА

За последние два десятилетия это слово все чаще встречается в биологической, геологической, философской литературе. Научное понятие «биосфера» становится одним из самых популярных в современном естествознании. По-видимому, и впредь биосфере будут посвящаться многочисленные и разнообразные научные, философские, научно-популярные труды.

Что такое биосфера? Каковы ее особенности и закономерности существования? Какое значение имеет учение о биосфере и какие у него перспективы?

На эти вопросы ответить непросто. Не только потому, что они частично не разработаны до конца. Обилие научных исследований и разработок, посвященных биосфере, создает значительные трудности из-за разноголосицы авторов, произвольных толкований некоторых терминов и понятий, ошибок и упущений.

Наиболее полная и глубокая концепция биосферы принадлежит Вернадскому. Более поздние разработки касались и касаются преимущественно частностей и главным образом биологических и экологических проблем. А ведь в учении о биосфере сливаются воедино науки о Земле и биологические науки. Более того, если биосфера — одна из планетарных оболочек (а с этим как будто соглашаются все), познание ее должно проходить прежде всего в глобальном масштабе, с позиций общепланетарных, характерных для наук о Земле.

Отдельные разделы учения пользовались за последние годы большой популярностью, а другие оставались в тени. О биосфере пишут специалисты, знатоки конкретных наук, со своих частных позиций. Увы, несмотря на усиливающиеся призывы осуществлять синтез знаний, век узкой специализации продолжается.

Конечно, и до Вернадского, и после него высказывались и высказываются разные идеи о биосфере. Изданы соответствующие труды — более или менее обстоятельные. И все-таки учение Вернадского о биосфере продолжает оставаться наиболее цельным, завершенным, основополагающим. Хотя не все ученые и не во всем с ним согласны.

До сих пор часть ученых (преимущественно географы) продолжают толковать биосферу по-своему, понимая это научное понятие своеобразно; скажем, как совокупность всех организмов. Ясно, что подобные «двойные» и «тройные» толкования одного и того же термина (понятия) создают излишнюю неразбериху. Терминологические споры, столь привычные и приятные для схоластиков, уводят ученых от существа проблем и сушат живую научную мысль. А ведь в учении о биосфере речь идет о той части нашей планеты, которая пронизана солнечными лучами и жизнью. Биосфера определяет изменчивый и прекрасный облик Земли, соединяет в своем лоне все живое и освещается изнутри светом человеческого разума. Мы всецело принадлежим биосфере — и телом, и духовной жизнью, прошлым и будущим, став органом ее самопознания и преобразования.

Вернадский первым из ученых понял это. Правда, сам он никогда не утверждал свое первенство. Напротив, постоянно упоминал о своих предшественниках. В монографии «Биосфера» Вернадский упомянул имя Ж. Ламарка (а также Окена и Стеффенса) как одного из натуралистов-философов начала XIX века, утверждавших мысль о большой геологической значимости жизнедеятельности организмов. Двадцать лет спустя в статье, посвященной ноосфере (1945 год), Вернадский написал что понятие «биосфера» (область жизни) «введено было в биологию Ламарком… а в геологию Э. Зюссом…».

Однако во времена Ламарка термин «биосфера» употреблялся (редко) лишь в смысле «сферический организм». Ламарк одновременно с немецким ученым Г. Тревиранусом «изобрел» другой термин, ставший позже очень популярным, — биология. Правда, Ламарку принадлежат замечательные высказывания о геологической роли живых существ, предвосхитившие некоторые положения учения о биосфере. Но войти в биологию это учение не могло на протяжении всего прошлого века, потому что о планетарном значении жизни до Вернадского не было написано ни одной значительной научной работы.

Знаменитый австрийский геолог Э. Зюсс — автор многих звучных и емких научных терминов, в том числе и термина «биосфера». Но вряд ли можно утверждать, что он ввел соответствующее понятие в геологию. О сущности биосферы Зюсс почти ничего не написал. По-видимому, он отождествлял биосферу с «пространственно ограниченной совокупностью организмов». Во всяком случае, именно так понимали этот термин ученые (преимущественно географы) в конце прошлого и начале нынешнего века. Ни Зюсс, ни его последователи не оценили по достоинству перспективы, открывающиеся перед учением о биосфере, и об этой оболочке планеты говорили только вскользь, в перечне сфер Земли, как бы оставляя данную тему для более детальных чисто биологических разработок.

Вернадского интересовали сначала частные проблемы биогеохимии, связанные прежде всего с минералогией. Например, судьба так называемого каолинового ядра сложных силикатов (полимерных форм окиси кремния). Но вскоре он перешел к обобщениям, оценивая геохимическую роль живого вещества. Открывшиеся перспективы научных исследований поразили его. В конце 1919 года он написал в дневнике: «Сейчас я как-то ясно чувствую, что то, что я делаю своей геохимией и живым веществом, есть ценное и большое. И готов это прямо утверждать, уверен, что если не оценят современники, оценит потомство».

Три месяца спустя он вновь отмечает: «Я ясно стал сознавать, что мне суждено сказать человечеству новое в том учении о живом веществе, которое я создал, и что это есть мое призвание… Сейчас я сознаю, что это учение может оказать такое же влияние, как книга Дарвина…»

Первыми услышали начала учения о биосфере студенты Сорбонны (Франция), которым Вернадский читал лекции по геохимии в 1923–1924 годах. Эти лекции вдохновили двух молодых ученых — Тейяра де Шардена и Ле Руа — на глубокие раздумья о сущности человечества и его предначертания в природе. Выборочно восприняв мысли, высказанные Вернадским, Ле Руа вскоре издал две свои научно-философские работы. В них он писал о ноосфере (сфере разума), оставив на втором плане идеи о биосфере.

Такова была дань, которую многие ученые невольно отдавали научным традициям. Ведь о геологической деятельности человека геологи и географы писали давно: одним из первых был Ж. Бюффон и труды его относились к концу XVIII века. В середине прошлого века этой теме посвятил свою фундаментальную монографию Г. Марш, а незадолго до него упомянул о человеке как геологическом агенте Ч. Лайель. А вот геологическое значение жизни оставалось недооцененным.

В своих минералогических работах конца прошлого века В. Вернадский, характеризуя сферы Земли, не упоминал о биосфере. Тем не менее он писал о значении минералов для человека, их использовании в промышленности и о влиянии хозяйственной деятельности на судьбу природных соединений. Вообще о воздействии человека на природу и даже об охране природы в конце прошлого — начале нашего века писали нередко; высказывались мысли о новой психозойской (антропогеновой) эре в истории Земли.

А биосфера, как мы знаем, тогда отождествлялась с пленкой жизни, и потому она ускользала от глобальных взглядов геологов и географов в виду своей ничтожности, очевидной малости по сравнению с привычными и величественными атмосферой, гидросферой (о ней, правда, тогда еще мало кто задумывался всерьез), земной корой и глубокими горизонтами планеты.

Скажем, Ферсман, в своих первых геохимических очерках лишь мимоходом упомянул о биосфере, толкуя ее в традиционном географо-биологическом смысле. Лишь десятилетие спустя, сразу же признав учение Вернадского о биосфере как фундаментальное Достижение современного естествознания, Ферсман полностью принял основные положения этого учения.

Идеи Вернадского о живом веществе и биосфере быстро нашли отклик, но лишь в узком кругу специалистов. Общественный резонанс опоздал без малого на полвека — случай, не характерный для нашего мобильного научно-технического века. «Среди огромной геологической литературы отсутствует связный очерк биосферы, рассматриваемой как единое целое, как закономерное проявление механизма планеты, ее верхней области — земной коры».

Так начинается книга В. Вернадского «Биосфера».

Однако о биосфере Вернадский начал писать еще до выхода в свет этой книги и продолжал писать до конца своих дней. Иногда (редко) в его работах встречаются разночтения и противоречия, но в целом они образуют грандиозную упорядоченную структуру, своеобразное единство — учение о биосфере.

Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли (планеты Солнечной системы) и космоса. А живые организмы, популяции, виды и все живое вещество — это формы, уровни организации биосферы.

Успехи современной молекулярной биологии, биохимии и биофизики позволили вскрыть чрезвычайно сложную, подвижную и стройную картину молекулярной организации всего живого. Однако проблемы сущности, происхождения и усложнения организации живых существ во многом еще не разрешены и до сих пор остаются предметом серьезных научных споров.

В прежние времена подобные вопросы относились к разряду сугубо теоретических, возбуждающих благородную любознательность и желание познать природу. Теперь, когда человек решительно и многообразно воздействует на организмы, живое вещество и всю биосферу, когда появляются сложнейшие кибернетические машины, обладающие немалым сходством не только с живыми, но и с разумными существами, вопросы чистой теории стали причастны к практике, к деятельности человека, направленной на эксплуатацию, преобразование и охрану природы.

Надо исследовать не только внутреннюю структуру живого вещества, его составные части, но и более крупные структуры: биосферу, взаимодействующие сферы Земли и земную кору — область былых биосфер, великую каменную летопись геологической истории, хранилище информации о прошлом Земли, об истории жизни.

«Решать биологические вопросы изучением только одного — во многом автономного организма нельзя, — писал Вернадский. — Мы знаем, что организм в биосфере — не случайный гость: он часть сложной закономерной организованности». Чем же характеризуется эта организованность, в чем она проявляется? Вернадский отвечал на этот вопрос так: «Организованность резко отличаемся от механизма тем, что она находится непрерывно в становлении, в движении всех ее самых мельчайших материальных и энергетических частиц. В ходе времени — в обобщениях механики и в упрощенной модели — мы можем выразить организованность так, что никогда ни одна из ее точек (материальная или энергетическая) не возвращается закономерно, не попадает в то же место, в ту же точку биосферы, в какой когда-нибудь была раньше. Она может в нее вернуться лишь в порядке математической случайности, очень малой вероятности».

Если на микроуровне выявлена кристаллическая структура органических молекул, то на уровне живого вещества и биосферы подобная статичность (относительная, конечно) полностью отсутствует. Здесь идет постоянное движение (миграция) атомов, соединяющихся в сложнейшие молекулы, рассыпающихся и соединяющихся вновь в новых сочетаниях; атомы и молекулы переходят из атмосферы в гидросферу, в земную кору и замыкают свои круговороты, возвращаясь в первоначальную среду. Живое вещество активно регулирует геохимическую миграцию атомов. Благодаря ему за сотни миллионов лет геологической истории сохраняется стабильность биосферы и осуществляется эволюция как живых организмов, так и всей биосферы в целом. Этот особый вид постоянно изменчивого равновесного состояния Вернадский называл динамическим равновесием.

Динамическое равновесие характерно не только для биосферы. По-видимому, в таком состоянии находятся атмосфера и ионосфера, а также вся земная кора и подстилающие ее верхи мантии Земли.

У биосферы — дополнительная особенность, отличающая ее от других оболочек планеты.

Для геосфер, не охваченных жизнью, характерно устойчивое динамическое равновесие. Это делает их похожими на работающие механизмы или сложные машины.

Работающая машина изнашивается со временем и требует постоянных расходов горючего. Последнее обстоятельство для приповерхностных геосфер не имеет существенного значения; солнечная энергия пронизывает и насыщает радиационные пояса, ионосферу, атмосферу, гидросферу и земную кору (последние геосферы — в масштабах геологического времени, под влиянием тектонических процессов). А «износ» геосфер можно отождествлять с радиоактивными распадами, тепловыми потерями и рассеиванием некоторых легких атомов (водорода, гелия) в космическое пространство.

В биосфере динамическое равновесие неустойчивое. Другими словами, биосфера не только «работает и изнашивается», но и развивается в процессе работы, самоусовершенствуется, все более полно, активно и в большем масштабе накапливает, трансформирует энергию, усложняет свою организацию, обогащается информацией. Источники энергии геологических явлений: космическая, преимущественно солнечная; планетная, связанная со строением и космической историей Земли; внутренняя энергия материи — радиоактивная. Особая роль у живого вещества, активно трансформирующего солнечную лучистую энергию в химическое молекулярное движение и в сложность биологических структур.

Земная кора предстает геохимику не инертной каменной массой, а сложным механизмом, где постоянно движутся атомы и молекулы, осуществляются разообразные геохимические круговороты в значительной степени определяемые деятельностью живого вещества. Между смежными геосферами идет непрерывный обмен веществ и энергии, накапливаемой в биосфере и земной коре. Получается так, словно за долгую геологическую историю солнечные лучи пронизывают всю земную кору в среднем до тридцати километров (сюда погружаются — подчас до восьмидесятикилометровой глубины — минералы и горные породы, рожденные на земной поверхности под влиянием живого вещества). Следовательно, геохимическая энергия жизни сказывается на всей литосфере. Земная кора — область былых биосфер и аккумуляции солнечной энергии.

Развивая учение о биосфере, Вернадский пришел к следующим выводам (биогеохимическим принципам):

«Биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению». Вовлекая неорганическое вещество в «вихрь жизни», в биологический круговорот, жизнь способна со временем проникать в ранее недоступные ей области планеты и увеличивать свою геологическую активность. Действительно, палеонтологи, восстанавливая историю живых существ, приводят доказательства увеличения разнообразия видов, появления новых более сложных форм, способствующих еще более полному освоению солнечной энергии, активизации биосферы.

«Эволюция видов, приводящая к созданию форм, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере».

Этот биогеохимический принцип Вернадского утверждает высокую приспосабливаемость живого вещества, пластичность, изменчивость во времени. Живое вещество «приучалось» полнее использовать химические элементы, вовлекая их в круговорот биогенной миграции. Когда более полумиллиарда лет назад появились морские беспозвоночные, имеющие кальциевый наружный скелет, резко усилилась миграция атомов и некоторых соединений кальция. Скелет позвоночных стал фактором усиления миграции атомов фосфора, фтора. Наземная растительность резко активизировала в каменноугольную эпоху круговорот углерода.

В земной коре сохраняются свидетельства вспышек, волн жизни в виде скоплений биогенных карбонатов, горючих сланцев, угля, нефти, писчего мела и других минеральных образований, связанных с деятельностью живого вещества, с проявлением организации биосферы.

В своих работах Вернадский не ограничился общим описанием биосферы и выяснением ее общих закономерностей. Он провел и частные, детальные исследования, выразив, как мы знаем, в формулах и цифрах активность живого вещества, а также проследив судьбу некоторых химических элементов в биосфере. Он показал место биосферы в системе других геосфер планеты.

Учению Вернадского о биосфере суждено было стать ключевой, центральной концепцией современного естествознания. За последние десятилетия биосферу изучают — в разных аспектах — представители многочисленных биологических, географических, геологических наук, а также кибернетики, физики, химики, социологи, философы. И хотя при этом исследователи постоянно ссылаются на идеи Вернадского, это вовсе не мешает порой не только искажать его учение, но и неявно его отвергать, подменяя иными концепциями, собственными гипотезами или теориями.

Конечно, любое живое направление научной мысли должно давать новые побеги, должно изменяться, преображаться, переходить на новые более высокие ступени теоретических обобщений. Но на этом пути бывают и потери. И дело не в том, что Вернадский — классик науки, великий ученый, основоположник учения о биосфере, а потому якобы отступать от его концепций недопустимо. Напротив, только дальнейшее развитие, в некотором роде преодоление идей Вернадского, обогащение их новым содержанием можно считать достойным продолженим его работы. Однако это не оправдывает, конечно, искажения его идей, а также переход на иные, менее перспективные пути развития научной мысли.

Например, сейчас учение о биосфере особенно популярно среди экологов и географов. И тут очень часто гипертрофируются именно эти — экологический и географический — аспекты. Подчас даже считается, что наиболее полная, всесторонняя концепция биосферы разработана представителями этих наук. Ведь экология занимается изучением взаимосвязей (прежде всего энергетических) между организмами и средой их обитания, а география имеет дело с конкретными ландшафтами Земли, где эти взаимосвязи проявляются.

При этом иногда забывается, что биосфера охватывает иные, более значительные масштабы пространства (вся приповерхностная часть планеты, а не ее отдельные детали) и времени (вся геологическая история Земли, а не только ее отдельные периоды или современность). В этих масштабах наиболее существенно проявляется геологические закономерности, связывающие воедино деятельность живого вещества, организацию биосферы и динамику геосфер, среди которых земной коре принадлежит особая и очень важная роль аккумулятора и трансформатора солнечной и биохимической энергии.

Тем более это важно помнить, анализируя геологическую деятельность человечества, преобразующего биосферу. Об этой деятельности (в особенности о ее негативных последствиях) сейчас тоже пишется немало и тоже преимущественно с экологических или географических позиций. А ведь человечество совершает, кроме всего прочего, великую геологическую работу, перерабатывает гигантские массы вещества земной коры.

Выходит, для познания биосферы и ноосферы (или техносферы то есть сферы, где проявляется человеческий разум и осуществляются человеком технические преобразования) наиболее оправдан и можно сказать, фундаментален геологический подход, прежде всего геохимический, предложенный Вернадским и лежащий в основе его учения, обобщающего другие более частные концепции биосферы, Не случайно сравнительно недавно известный американский ученый Дж. Хатчинсон подчеркнул: «Концепция биосферы, которую мы принимаем сейчас, в основном опирается на идеи Вернадского…»

И еще. Вернадский связал учение о биосфере с деятельностью человека не только геологической, но и вообще с многообразными проявлениями человеческой личности и человеческого общества:

«В сущности человек, являясь частью биосферы, только по сравнению с наблюдаемыми на ней явлениями может судить о мироздании. Он висит в тонкой пленке биосферы и лишь мыслью проникает вверх и вниз». Все мы, люди, — неразрывная часть живого вещества, приобщенная к его бессмертию, необходимая часть планеты, и космоса, продолжатели деятельности жизни, дети Солнца.