История развития учения о биосфере

Еще в трудах античных ученых – Аристотеля, Эратосфена, Теофраста, Страбона – имелись представления об устройстве окружающего мира, о взаимосвязи живых организмов с внешней средой. Однако на протяжении многих столетий эти вопросы были несколько отодвинуты на второй план.

И только в эпоху Возрождения отмечался всплеск научной мысли и обращение к культурному наследию античности: учение Н. Коперника о гелиоцентрической системе мира, эпоха Великих географических открытий и т.д.

Б. Варениус к мысли о выделении этого планетного феномена – своеобразной оболочки, включающей верхнюю часть земной коры, гидросферу, нижнюю часть атмосферы и все живые организмы, пришел в результате размышлений о предмете исследования географии. Он стал первым, кто стал считать эту оболочку предметом изучения географии.

О том, каким успехом пользовалась его книга в то время, говорят следующие факты. По книге Варениуса И. Ньютон в течение 30 лет читал свой курс географии, а Петр Ι из всей географической литературы того времени выбрал именно книгу Варениуса для перевода на русский язык, и она дважды издавалась в России.

В этом термине он соединил немецкое слово «лебенс» (жизнь) с греческим словом «сфера». Он предложил такой невообразимый гибрид, нарушающий все каноны языка, потому что стремился избежать терминологической путаницы. Поскольку его современники, французские ученые, использовали термин «биосфера» совсем в другом смысле.

Зачатки представлений о биосфере мы также встречаем в трудах голландского ученого Х. Гюйгенса, французского натуралиста Ж. Бюффона, выдающихся русских естествоиспытателей В. Н. Татищева, М.В. Ломоносова и многих других.

После исследований Ж. Бусенго в тропических лесах Южной Америки было окончательно установлено исключительное значение углекислоты и воды в образовании зеленых растений и вообще живых организмов.

Особое значение для популяризации географического представления о биосфере имели сочинения Г. Вагнера (1840-1923). Г. Вагнер – профессор Гёттингенского университета, автор широко известного «Учебника географии», который выдержал 10 изданий. Биосферу он понимал как пространство, населённое живыми существами, хотя другие географы того времени понимали биосферу как совокупность организмов.

Впервые термин «биосфера» встречается во второй половине ΧVΙΙΙ в. в трудах французского исследователя эпохи Просвещения Ж.Б. Ламарка (1744-1829), который предложил термин «биология». Он был первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры.

Ж.Б.Ламарк подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов. Ему принадлежит первое указание на совокупную формирующую силу живых организмов на земном шаре (книга «Гидрогеология»).

В целом, из всех высказываний Ж.Б. Ламарка следует, что в отношении смелой, но правильной оценки огромной геологической роли организмов и продуктов их разложения он намного опередил свое время.

В то далекое от нас время наметился переход от прежних, целостных представлений натурфилософии к дифференциации науки. Именно тогда появились отдельные научные дисциплины, и шло углубленное изучение каждой из них.

Единая прежде наука натурфилософия стала дробиться на отдельные ветви (научные дисциплины), и исследователи начали стремиться к специализации, к углубленному изучению облюбованной ветви знания. Это была пора поиска тех неделимых частиц, из которых слагаются разного рода тела.

Определение биосферы как особой оболочки Земли и само ее название было предложено видным австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. в его работе по геологии Альп (книга «Лик Земли»). Он был одним из первых создателей целостных концепций в геологии.

В своих работах он удачно соединил термин биосфера с понятием внешней оболочки нашей планеты, заселенной живыми существами, в которую входят верхняя часть литосферы, вся гидросфера и нижняя часть атмосферы.

Однако в его биосфере живые организмы все еще оставались сторонними самодовлеющими телами. Он был еще очень далек от понимания их химического взаимодействия с окружающими их телами. В те времена еще не было таких наук, как геохимия и биогеохимия. Эти науки зародились позже, в начале ХХ века.

Выдающийся натуралист и географ А. Гумбольдт (1769-1858 гг.) в своем пятитомном сочинении «Космос» дал синтез знаний того времени о Земле и Космосе и на основании этого развил идею о взаимосвязи всех природных процессов и явлений, он также обнаружил зональную смену растительности в горных системах, как бы повторяющую ее широтную зональность.

А. Гумбольдт не просто выделил сферу жизни (лебенссферу). Он на этой основе создал целостное научное мировоззрение, первым уловив факт наступления планетной революции, связанной с появлением феномена человека.

Все это позволяет нам считать А. Гумбольдта предшественником идей, которые потом легли в основу учения о биосфере. Но уровень науки первой половины ХIХ века, и в первую очередь химии, не позволил А. Гумбольдту выяснить, какую же именно роль играют живые существа в преобразовании сферы жизни.

Биогеохимическая функция живого вещества осталась для него неизвестной. Вместе с тем А. Гумбольдт не просто нарисовал картину Космоса, а создал концепцию эволюции Космоса, значение которой сохраняется до наших дней, особенно для понимания неразрывных связей биосферы и Космоса.

Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин.

Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.

Развернутое учение о биосфере создано и разработано академиком В.И Вернадским (1863-1945 гг.). Учение о биосфере является одним из крупнейших и интересных его обобщений в области естественных наук.

Между ними сорок два года, в которых тесно переплелись интенсивные научные исследования, общественная, просветительская и научно-организационная работа. Его интересовала и сущность жизни, и соотношение живой и неживой материи, характер свойственных живому веществу закономерностей и т.п.

В докладе Вернадский подходит к поднятым проблемам с планетарной и космологической точек зрения. Уже тогда он четко провел идею о существовании особой геологической оболочки, в которой сосредоточено все живое вещество Земли. Эту идею, как известно, Вернадский впоследствии всесторонне развил в своем учении о биосфере.

Идея биосферы формулируется Вернадским вполне самостоятельно и независимо как от Э. Реклю, так и Э. Зюсса.

]Однако несомненна генетическая связь этой идеи с трудами геолога и почвоведа В.В. Докучаева. Почва послужила базисным объектом для почвоведения В.В. Докучаева и для биогеохимии и учения о биосфере В.И. Вернадского.

В.И. Вернадский шаг за шагом, в течение более чем сорока лет, постепенно поднимался в своих исследованиях от простых естественных тел к все более высокоорганизованным. В своих исследованиях он прошел все уровни организованности естественных тел. Именно это позволило ему, в конце концов, всесторонне развить учение о биосфере.

На рис. 1.1 приведена схема развития научных идей В.И. Вернадского. Эта схема была составлена К.П. Флоренским (Аксенов, Неаполитанская, 1988, с. 236). Она дает наглядное представление о том, как последовательно в своих исследованиях В.И. Вернадский переходил от простейших естественных тел (кристалла и минерала) к все более сложным (горная порода) и далее к биосфере.

Исследования кристаллов и минералов с химической точки зрения привели его к геохимии и к биогеохимии. Минералогия обогатила его знакомством с таким феноменом природы, как парагенезис минералов. Понятие парагенезис означает совместное пространственное нахождение возникающих в результате одновременного или последовательного образования природных тел, не связанных генетически.

В.И. Вернадский своей общественной и научноорганизационной деятельностью активно преобразовывал окружающую его среду, развивая все лучшее, что было им воспринято. Он обосновал учение о биосфере, о геологической деятельности живого вещества.