Основные свойства биосферы

Основные свойства биосферы. Биосфера — система с пря­мыми и обратными (отрицательными и положительными) свя­зями, которые в конечном счете обеспечивают механизмы ее функционирования и устойчивости. Примеры действия таких связей рассмотрены в разделе II.

Биосфера — централизованная система. Центральным зве­ном ее выступают живые организмы (живое вещество). Это свой­ство всесторонне раскрыто В. И. Вернадским, но, к сожалению,

часто недооценивается человеком и в настоящее время: в центр биосферы или ее звеньев ставится только один вид — человек (антропоцентризм).

Биосфера — открытая система. Ее существование немысли­мо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности. Впервые представления о влиянии солнечной активности на живые орга­низмы (гелиобиология) разработаны А. Л. Чижевским (1897— 1964), который показал, что многие явления на Земле и в био­сфере тесно связаны с активностью Солнца. Все больше накап­ливается данных, свидетельствующих, что резкое увеличение численности отдельных видов или популяций ("волны жизни")— результат изменения солнечной активности. Высказываются мнения, что солнечная активность оказывает воздействие на многие геологические процессы (катаклизмы, катастрофы), а также на социальную активность человеческого общества или отдельных его этносов.

В частности, есть сторонники той точки зрения, что серия аномальных явлений, имевших место, например, в 1989 году, связана с высокой солнечной активностью. За ней на протяже­нии только 1,5—2 месяцев наблюдались такие аномальные явле­ния, как землетрясение на острове Итуруп, авария на продук-топроводе в районе Челябинска, гибель атомной подводной лодки "Комсомолец", события в Тбилиси, активизация военных дей­ствий в Нагорном Карабахе и др.

Биосфера — саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал В. И. Вернадский, характерна организованность. В на­стоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов. Гомеостатические механизмы связаны в основном с живым веще­ством, его свойствами и функциями, рассмотренными выше. Биосфера за свою историю пережила ряд таких возмущений, многие из которых были значительными по масштабам, но справ­лялась с ними (извержения вулканов, встречи с астероидами, землетрясения, горообразование и т.п.) благодаря действию го-меостатических механизмов и, в частности, принципа, который в настоящее время носит название Ле Шателье—Брауна: при действии на систему сил, выводящих ее из состояния устойчи­вого равновесия, последнее смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.

Опасность современной экологической ситуации связана прежде всего с тем, что нарушаются многие механизмы гомеостаза и принцип Ле Шателье—Брауна, если не в планетарном, то в крупных региональных планах. Их следствие региональные кризисы. В стадию глобального кризиса биосфера, к счас­тью, еще, по-видимому, не вступила. Но отдельные крупные возмущения она уже гасить не в силах. Результатом этого явля­ется либо распад экосистем (например, расширяющиеся площа­ди опустыненных земель), либо появление неустойчивых, прак­тически лишенных свойств гомеостаза систем типа агроценозов или урбанизированных (городских) комплексов. Человечеству, к сожалению, отпущен крайне малый промежуток времени для недопущения глобального кризиса и следующей за ним катастрофы и коллапса (полного и необратимого распада си­стемы).

Биосфера — система, характеризующаяся большим разнооб­разием. Последнее обусловливается многими причинами и фак­торами. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биотическим и другим свойствам; и наличие регионов, различающихся по химическому составу (геохимические провинции); и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

В настоящее время описано около 2 млн. видов (примерно 1,5 млн. животных и 0,5 млн. растений). Полагают, однако, что число видов на Земле в 2—3 раза больше, чем их описано. Не учтены многие насекомые и микроорганизмы, особенно в тро­пических лесах, глубинных частях океанов и в других малоосво­енных местообитаниях. Кроме этого, современный видовой состав — это лишь небольшая часть видового разнообразия, которое принимало участие в процессах биосферы за период ее существования. Дело в том, что каждый вид имеет определенную; продолжительность жизни (10—30 млн. лет), и поэтому с учетомпостоянной смены и обновления видов, число их, принимавших участие в становлении биосферы, исчисляется сотнями миллионов. Считается, что к настоящему времени арену био­сферы оставили более 95% видов.

Разнообразие биосферы за счет элементарных экосистем по вертикали обусловливается ярусностью или экогоризонтами ра­стительного покрова и связанных с ними животных организмов, а в горизонтальном направлении неравномерностью рас­пределения организмов и их группировок и связанных с ними факторов (увлажнение, микрорельеф, обеспеченность элемен­тами питания и т.п.).

Для любой природной системы разнообразие — одно из важнейших ее свойств. С ним связана возможность дублирования, подстраховки, замены одних звеньев другими (например, на видовом или популяционном уровнях), степень сложности и прочности пищевых и других связей. Поэтому разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой эко­системы и биосферы в целом. Это свойство настолько универ­сально, что сформулировано в качестве закона (автор его у. Р. Эшби).

К сожалению, практически вся без исключения деятельность человека подчинена упрощению экосистем любого ранга. Сюда следует отнести и уничтожение отдельных видов или резкое уменьшение их численности, и создание агроценозов на месте сложных природных систем. Например, полностью исчезли с лица земли степи как тип экосистем и ландшафтов, резко умень­шились площади лесов (до появления человека они занимали примерно 70% суши, а сейчас — не более 20—23%). Идет даль­нейшее, невиданное по масштабам, уничтожение лесных эко­систем в настоящее время, особенно наиболее ценных и слож­ных тропических, спрямление русел рек, создание промышлен­ных районов и т.п.

Простые экосистемы с малым разнообразием удобны для эксплуатации, они позволяют в короткое время получить зна­чительный объем нужной продукции (например, с сельскохо­зяйственных полей), но за это приходится рассчитываться сни­жением устойчивости экосистем, их распадом и деградацией среды.

Не случайно, что биологическое разнообразие отнесено Конференцией ООН по окружающей среде и развитию (1992 г.) к числу трех важнейших экологических проблем, по которым приняты специальные Заявления или Конвенции. Кроме сохра­нения разнообразия, такие конвенции приняты по сохранению лесов и по предотвращению изменений климата.

Следует подчеркнуть, что значимость разнообразия для при­родных систем в значительной мере действительна и для соци­альных структур. Всякое стремление к упрощению социальной структуры общества, перевод ее на однообразие, авторитаризм может дать кратковременный положительный результат, за ко­торым неминуемо проявляются отрицательные последствия.

Важное свойство биосферы — наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчер­паемость отдельных химических элементов и их соединений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной "строительный материал" живого — угле­род, который практически единственный способен образовы­вать межэлементные (углерод-углеродные) связи и создавать огромное количество органических соединений. Только благо­даря круговоротам обеспечивается непрерывность процессов в биосфере. Как отмечал академик-почвовед В. Р. Вильяме, есть; единственный способ сделать какой-то процесс бесконечным пустить его по пути круговоротов.