Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. Этому способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к изучению природы. Они все больше убеждались в том, что обособленное исследование явлений и процессов протекающих в природе с позиций отдельных научных дисциплин оказывается неадекватным. Поэтому на рубеже XIX-XX вв. в науку все шире и шире проникают идеи холистического, или целостного, подхода к изучению природы, который в наше сформировались в системный метод ее изучения.
Результаты такого подхода незамедлительно сказались при исследовании общих проблем воздействия биотических факторов на абиотические условия. Так, оказалось, например, что «состав морской воды во многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы» [9–с. 183].
Таким образом , биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она с одной стороны зависит, а с другой – сама воздействует на нее.
Основоположником целостного учения о биосфере является В.И. Вернадский (1863-1945 гг.). Он разработал представление о биосфере как «об особой наружной особой наружной оболочке Земли, охваченной геохимической деятельностью живого вещества. В.И. Вернадский, говоря о биосфере, имел ввиду неразрывное целое» «живое вещество» - планетарную совокупность всех организмов и «косную вещество» - среду, в которой они развиваются [8– с.392].
Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли и космоса. А живые организмы, популяции, виды и все живое вещество – это уровни организации биосферы. Кроме растений и животных, В.И. Вернадский включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество [9–с.184]. Это воздействие сказывается прежде всего в создании многочисленных новых видов культурных растении и домашних животных. Такие виды на существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает «геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого» [3–с.156].
По мнению Вернадского, в прошлом не придавали значения двум важным факторам, которые характеризуют живые тела и продукты их жизнедеятельности:
· открытию Пастера о преобладании оптически активных соединений, связанных с дисимметричностью пространственной структуры молекул, как отличительной особенности живых тел;
· явно недооценивался вклад живых организмов в энергетику биосферы и их влияние на неживые тела.
Известно, что масса косного вещества (атмосфера, горные породы, минералы и т.д.) значительно превышает по объему и весу живое вещество, но последнее играет основную роль в геологических процессах связанных с изменением облика нашей планеты [9–с.185].
Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, постольку можно утверждать, что оно может развиваться и существовать только в рамках целостной системы биосферы. Не случайно поэтому Вернадский считает, что «живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой ее определяющей» [3 – c.156].
Исходя из этого можно утверждать, что развитие и эволюция живых организмов ведет к изменению и развитию и среды их обитания и самой биосферы, ее расширению или сокращению, ведь биосфера – это область распространения жизни на Земле. Речь о совместной эволюции живых организмов и среды их обитания пойдет ниже.
Исходной основой существования и развития биосферы и происходящих в ней биогехимических процессов является астрономическое положение нашей планеты и в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климатическую зональность, а климат в свою очередь – жизненные циклы всех существующих на планете организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов.
Решающее отличие живого вещества от косного заключается в следующем:
· изменения и процессы в живом веществе происходят значительно быстрее, чем в косных телах. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического, а в косном – геологического времени;
· в ходе геологического времени возрастают мощь живого вещества и его воздействие на косное вещество биосферы. Это воздействие, указывает Вернадский, проявляется прежде всего «в непрерывном токе атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно»; [9–с.186].
· только в живом веществе происходят качественные изменения организмов ходе геологического времени, т.е. эволюция видов;
· живые организмы изменяются в зависимости от изменений окружающей среды, адаптируются к ней и, согласно теории Дарвина, именно постепенное накопление таких изменений служит источником эволюции. В.И. Вернадский высказывает предположение, что живое вещество, возможно и «свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне зависимости от изменения среды» [2–с.185].
Развивая идеи Вернадского, В.В. Добровольский пишет: «В современном понимании биосфера не среда жизни, а глобальная система, в которой в неразрывной связи существует, с одной стороны, инертное вещество в твердой жидкой и газовой фазах, а с другой стороны – разнообразные формы жизни и их метаболиты» [7].
Таким образом, биосфера – есть особая оболочка Земли, представляющая собой всю совокупность живых организмов и продуктов их жизнедеятельности, связанных между собой и неживой природой непрерывным обменом веществом и энергией. Биосфера – есть быстро развивающаяся оболочка, развитие которой зависит как и от условий окружающей среды, так и от самих живых организмов, активно влияющих на изменение природы, т.е. можно сказать, что все компоненты биосферы и окружающая их среда находятся в тесном диалектическом, динамическом единстве.
1.2 БИОСФЕРА И ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА
Географическая оболочка – целостная непрерывная приповерхностная часть Земли, в пределах которой соприкасаются и взаимодействуют литосфера, гидросфера, атмосфера и живое вещество. Это наиболее сложная и разнообразная материальная система нашей планеты. Географическая оболочка включает в себя целиком гидросферу, нижний слой атмосферы и населяющие их живые организмы – биосферу.
Географическая оболочка не имеет четких границ, но примечательно, что по объему и территориально географическая оболочка почти совпадает с границами биосферы: верхнюю границу и биосферы и географической оболочки проводят по высоте 25 км, где расположен озоновый слой, задерживающий большую часть губительного ультрафиолетового излучения; нижнюю границу географической оболочки на суше проводят по подошве коры выветривания, в океане – его дно, однако при этом, нижнюю границу биосферы проводят на суше либо также по подошве гипергенеза, либо ниже на несколько километров, где могут встречаться анаэробные бактерии, а под океанами – на некоторой глубине под их дном, где тоже могут существовать анаэробные бактерии. Однако единой точки зрения на соотношение биосферы и географической оболочки нет. Одни ученые считают, что понятия «биосфера» и «географическая оболочка» очень близки и или даже тождественны. Другие ученые-географы рассматривают биосферу как определенную стадию развития географической оболочки. По мнению третьих, термины «биосфера» и «географическая оболочка» не тождественны, поскольку в первом внимание акцентируется на активной роли живого вещества в развитии этой оболочки, и этот термин имеет особую биоцентрическую направленность [8–с.392].
В наше время географическую оболочку рассматривают как сложную систему, динамическую, саморегулирующуюся и открытую. Она состоит из структурных частей – компонентов. Это определенные материальные образования – горные породы, воздух, растения, животные, почвы, а также сюда следует отнести созданные руками человека строения, агро и техноландшафты, различные дороги и трубопроводы, так как влияние этих плодов деятельности человека на взаимосвязи и процессы в географической оболочке очень велико.
При различных, в первую очередь климатических условиях, способны выживать различные виды живых организмов, следовательно, различные биоценозы свойственны только различным территориальным частям географической оболочки, где существуют свои особые, неповторимые условия, что ярко выражается в законе смены географических природных зон: в целом смена природных зон происходит от полюсов к экватору, в зависимости от тепловых поясов, а, следовательно, от климата, но в каждой зоне можно выделять различные подзоны которые делятся на еще более мелкие природные комплексы и так далее до отдельных ландшафтов и их биоценозов.
Другими закономерностями географической оболочки являются ритмичность развития, целостность, ритмичность развития, азональность, полярная ассиметрия. Все эти законы оказывают сильнейшее влияние на развитие биосферы и распространение живых организмов, на их деятельность и условия существования. То есть получается, что биосфера находится под влиянием глобальных законов географической оболочки, как ее составная часть, но вместе с тем деятельность живых организмов оказывает сильнейшее влияние на саму географическую оболочку. Однако общие законы географической оболочки – определяющие, и определяют вектор развития биосферы.