ОСНОВЫ УЧЕНИЯ О БИОСФЕРЕ (общие вопросы) Г.Ф. ЖУРАВлеВА, Д.К. МАГзАНОВА

ОСНОВЫ
УЧЕНИЯ О БИОСФЕРЕ
(общие вопросы)
Составители:
Г.Ф. Журавлева, Д.К. Магзанова
Учебное пособие
для студентов, обучающихся по направлению
020200.62 — «Биология»,
магистрантов по направлению
020400.68 — «Биология»
КНОРУС • МОСКВА • 2016
УДК574
ББК28081
Ж91
Рецензенты:
Л.Г. Сентюрова, д-р мед. наук, проф.,
Н.Н. Федорова, д-р мед. наук, проф.
Основы учения о биосфере (общие вопросы) : учебное пособие /
Ж91 сост. Г.Ф. Журавлева, Д.К. Магзанова. — М. : ­КНОРУС ; Астрахань : АГУ,
ИД «Астраханский университет», 2016. — 64 c.
ISBN 978-5-4365-0350-9
DOI 10.15216/978-5-4365-0350-9
Кратко изложены основные вопросы истории и развития учения о биосфере
с учетом современных представлений в области биохимии, морфологии и физиологии для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности
020200.62 «Биология», и магистров по направлению 020400.68 «Биология».
Может быть использовано и для преподавателей биологических специальностей.
УДК 574
ББК 28081
Основы учения о биосфере
(общие вопросы)
Сертификат соответствия № РОСС RU. AE51. H 16604 от 07.07.2014.
Изд. № 9747. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 4,0.
ООО «Издательство «КноРус».
117218, г. Москва, ул. Кедрова, д. 14, корп. 2.
Тел.: 8-495-741-46-28.
E-mail: office@knorus.ru http://www.knorus.ru
Издательский дом «Астраханский университет».
414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20.
Тел./факс 8-8512-54-01-89, тел. 8-8512-54-01-87.
E-mail: asupress@yandex.ru
Отпечатано в ООО «Контакт».
107150, г. Москва, проезд Подбельского 4-й, дом 3.
ISBN 978-5-4365-0350-9
 Астраханский государственный
университет, Издательский дом
«Астраханский университет», 2016
 Журавлева Г.Ф., Магзанова Д.К., сост., 2016
 ООО «Издательство «КноРус», 2016
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение........................................................................................................... 3
Глава 1. Развитие учения о биосфере.......................................................... 4
1.1. История появления понятия «биосфера»..................................... 4
1.2. Учение В.И. Вернадского о биосфере.......................................... 6
1.3. Глобальный круговорот веществ в биосфере .............................. 9
1.4. Роль деятельности человека в биосфере ................................... 11
1.5. Биосфера: биологическое разнообразие .................................... 13
Глава 2. Биосфера: состав, строение, функции ....................................... 17
2.1. Оболочки биосферы ................................................................... 17
2.2. Функции биосферы ..................................................................... 21
2.3. Виды веществ в биосфере по В.И. Вернадскому ...................... 27
Глава 3. Современное представление о жизни
как биологическом круговороте веществ ................................. 31
3.1. Биогеохимические круговороты ................................................ 31
3.2. Круговорот веществ в биосфере................................................. 32
3.2.1. Круговорот углерода............................................................. 33
3.2.2. Круговорот кислорода .......................................................... 36
3.2.3. Круговорот азота ................................................................... 36
3.2.4. Круговорот фосфора ............................................................. 38
3.2.5. Круговорот серы.................................................................... 40
3.2.6. Круговорот воды ................................................................... 41
3.3. Антропогенные воздействия на окружающую среду ............... 42
Глава 4. Современные взгляды на ноосферу
в свете классического труда
В.И. Вернадского «Учение о биосфере» ..................................... 47
4.1. Краткая характеристика ноосферы ............................................ 47
4.2. Наука как образование ноосферы .............................................. 48
4.3. Гомеостаз биосферы ................................................................... 50
4.4. Переход биосферы в ноосферу: прогноз и реальность ............. 52
Заключение ................................................................................................... 57
Список литературы ..................................................................................... 60
ВВЕДЕНИЕ
Рассмотрение основ учения о биосфере возникло в связи с необходимостью формирования знаний у студентов и магистрантов для осмысления
бережного отношения к природе, к окружающей среде и жизни на Земле.
В учебном пособии представлены основные разделы учения о биосфере, включая историю вопроса, возникновение понятия науки, развитие
учения, значительный вклад замечательного русского ученого
В.И. Вернадского, строение, границы, функции биосферы, круговорот веществ и энергии в природе, антропогенные воздействия на окружающую
среду и современные позиции учения о ноосфере.
Важно знать, что круговороты веществ и энергии взаимосвязаны,
представляют единый процесс, обеспечивающий воспроизведение живого
вещества, и оказывают активное влияние на облик всей планеты.
Чтобы сохранить облик планеты, нужны знания законов развития природы, эволюции планеты, а также знания форм, структуры, функции и организации жизни в условиях приспособления и адаптации организма
к загрязнению окружающей среды.
Все вышесказанное обусловливает необходимость и цель рассмотрения современных научных исследований в свете проблем учения о биосфере, ноосфере и изучения антропогенного влияния на окружающий мир.
Перспективность полученных данных магистрантами и студентами биологических факультетов институтов и университетов проявляется в совершенствовании их учебной и научной деятельности.
3
ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ УЧЕНИЯ О БИОСФЕРЕ
1.1. История появления понятия «биосфера»
Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд лет назад,
т.е. во время появления первых живых организмов на нашей планете.
Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю
часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой
совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3000000 видов
растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью
биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы.
Французский ученый-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил концепцию биосферы, еще не введя даже
самого термина. Идея биосферы, по Ламарку, обоснована как идея воздействия на земную кору живых организмов. Ученый доказывает, что все минералы земной коры являются продуктом жизнедеятельности растений
и животных, существовавших на земной поверхности. Следовательно, возникла и была обоснована в науке идея о существенном влиянии живого
на земную кору, то есть неживое. В этом идейном русле высказывались
и такие выдающиеся естествоиспытатели, как французский эволюционист
Ж. Бюффон, выдающийся химик А. Лавуазье, систематик К. Линней, российский натуралист М. Ломоносов. Они обращали внимание на то, что существует значительная взаимосвязь между живой и неживой природой,
что растения и животные участвуют в газообмене, формировании почв,
природных ископаемых и других планетарных процессах.
Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом. Он ввел этот термин в науку в 1875 г., наряду
с терминами «атмосфера», «гидросфера» и «литосфера» для обозначения
еще одной оболочки Земли, которая залегает на суше и водной поверхности, хотя в начале своего существования была связана только с гидросферой. Следовательно, была открыта еще одна оболочка Земли – биосфера,
которая определялась как ограниченная во времени совокупность организмов на поверхности Земли. Содержание понятия биосферы не всегда было
однозначным. Первоначально биосферами называли гипотетические глобулы (видимо, под влиянием идей французских ученых XVIII в. П.Л. Мопертюи и особенно Ж.Л. Бюффона о бессмертных органических молекулах), якобы составляющие живую основу всех организмов. Такое понимание продержалось во Франции до середины века. Существенное представление о биосфере сформулировал австрийский ученый Э. Зюсс. В монографии «Происхождение Альп» он говорил о «самостоятельной биосфере»
как об особой оболочке Земли, образованной живыми организмами. В заключительной главе большого трехтомного труда «Лик Земли» этот автор
4
пишет, что понятие «биосфера» возникло как следствие идей Ж. Ламарка
и Ч. Дарвина о единстве органического мира.
С работ Э. Зюсса датируется начало биологического представления
о биосфере как о совокупности организмов, населяющих Землю, как о живой оболочке планеты. Такого взгляда придерживались многие русские
географы, например Н.М. Сибирцев (1899), Д.Н. Анучин (1902), П.И. Броунов (1910), А.А. Григорьев (1948), английский исследователь и философ
Дж. Бернал (1969). Представление Э. Зюсса о биосфере как об особой оболочке Земли использовал и В.И. Вернадский (1926), вложив в него, однако,
существенно иное, биогеохимическое содержание.
Биосфера, по Вернадскому, – область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания. Пьер Тейяр де Шарден
в сборнике статей «Феномен человека» (1965) выразил свое несогласие
с подобной трактовкой, явно противоречащей его идеалистической концепции эволюции. Разработка биогеохимического представления о биосфере была тесно связана с практической деятельностью В.И. Вернадского
в Комиссии Академии наук по изучению естественных производственных
сил России (начало 1915 г.). Зачатки этого представления можно обнаружить в высказываниях ученых уже XVII и XVIII вв. – в книге «Космос»
А. Гумбольдта и трудах А.Н. Докучаева. В начале XIX в. А. Гумбольдт
развивал идеи, согласно которым органический мир – это неотъемлемая
часть земной коры. Он считал, что химический состав организмов зависит
от химического состава компонентов среды, что существует своеобразная
оболочка Земли, в которой функционально связаны биотические, атмосферные, гидрологические и континентальные процессы.
В настоящее время приняты и используются оба понимания биосферы
(по Э. Зюссу и по В.И. Вернадскому). Н.Т. Тимофеев-Ресовский предлагает говорить о биосфере в узком и широком понимании. Более целесообразно употреблять это понятие, вкладывая в него смысл, приданный
В.И. Вернадским, – область распространения жизни, используя для биосферы в узком смысле термины «совокупность организмов», «пленка жизни», «живой покров Земли», «биота», «биос».
Спустя полстолетия русский геохимик В.И. Вернадский (1863–1945)
создал учение о биосфере, основные положения которого он изложил
в опубликованной в 1926 г. брошюре «Биосфера». В.И. Вернадский назвал
биосферой оболочку Земли, основная роль в формировании которой принадлежит живым организмам.
5
1.2. Учение В.И. Вернадского о биосфере
Учение В.И. Вернадского о биосфере представляет собой обобщение
естественнонаучных знаний. Оно вобрало в себя эволюционные взгляды
Ч. Дарвина, периодический закон Д.И. Менделеева, теорию единства пространства и времени А. Эйнштейна, идеи о неразрывной связи живой
и неживой природы многих отечественных и зарубежных ученых.
В работах В.И. Вернадского рассматриваются компоненты биосферы,
ее границы, функции живого вещества, эволюция биосферы. Ученый впервые показал, что живая и неживая природа Земли тесно взаимодействуют
и составляют единую систему.
На основе работ В.И. Вернадского и других исследователей, внесших
большой вклад в изучение биосферы планеты, предлагается различать
три основные ее формы:
1) формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и др., принятые в ботанике и зоологии;
2) биогеографические формы – территории, характеризующие географическое распространение и распределение растений и животных, специфику флоры и фауны – это биогеографические зоны, области и т.д. Отдельно выделяются ботанико-географические и зоогеографические территории, дающие представление о составе и характере флоры и фауны;
3) экологические формы, известные под названием экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. Напомним, что биотоп – это участок
с однородными экологическими условиями, занятый определенными биоценозами, экотоп – это место обитания сообщества.
Структура биосферы. В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: живое вещество, косное (неживое) вещество, неживое
биогенное вещество, биокосное вещество.
 Живым веществом В.И. Вернадский назвал совокупность живых
организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая
поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Во все геологические эпохи живое вещество, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры, было мощной геохимической силой, формирующей лик Земли.
Живое вещество имеет количественные характеристики, его можно
изучать, используя математические законы.
Количество живого вещества в биосфере (биомасса) – величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические эпохи на Земле количество живого вещества было практически одинаковым. Ученый подчеркивал, что современное живое вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических эпох.
6
 Под косным веществом В.И. Вернадский понимал такие вещества
биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами.
Кроме живого и косного веществ, в состав биосферы входят:
 неживое биогенное вещество, которое образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки
организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил – сапропель, осадочные породы, например, известняки);
 биокосное вещество, которое создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (например, почва, вода обитаемых
водоемов, глинистые минералы);
 вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового ряда);
 рассеянные атомы земного вещества и космических излучений;
 вещество космического происхождения в форме метеоритов,
космической пыли и др.
Из сказанного вытекает, что биосфера является результатом сложнейшего механизма геологического и биологического развития косного
и биогенного вещества. С одной стороны, это среда жизни, а с другой – результат жизнедеятельности. Главная специфика современной биосферы –
это четко направленные потоки энергии и биогенный (связанный с деятельностью живых существ) круговорот веществ.
Границы биосферы совпадают с границами распространения живых
организмов в оболочках Земли, что определяется наличием условий существования жизни (благоприятный температурный режим, уровень радиации,
достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого
газа). Биосфера охватывает всю поверхность суши, а также океаны, моря и ту
часть недр Земли, где находятся породы, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов. Иначе говоря, биосфера – это часть литосферы, атмосферы, гидросферы, заселенная живым веществом.
Для существования живых организмов необходимы следующие условия:
достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого
газа, оптимальный температурный режим, уровень радиации и др.
Верхняя граница биосферы определяется озоновым экраном, представляющим собой тонкий слой (2–4 мм) газа озона (О3). Роль озонового
слоя в биосфере велика: он задерживает губительные для живого ультрафиолетовые лучи солнечного света. Озоносфера (озоновый экран) состоит
из озона – газа синего цвета с резким запахом. Высота его расположения
от 10 до 15 км, максимум 20–25 км. Озон формируется в стратосфере, когда под воздействием ультрафиолетовых лучей молекулы кислорода распадаются на свободные атомы, которые могут присоединяться к другим
7
его молекулам. Возможна и иная реакция: свободные атомы кислорода могут присоединяться к молекулам озона с образованием двух молекул кислорода. В стратосфере озон поглощает ультрафиолетовые лучи солнечной
радиации, тем самым, защищая все живое. В последние годы отмечается
истощение озонового слоя. Основной причиной истощения является применение хлорфторуглеводородов – фреонов, широко используемых в производстве и быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, аэрозолей. Фреоны катализируют процесс разложения озона, нарушая равновесие между ним и кислородом в сторону уменьшения концентрации озона.
Нижняя граница биосферы неровная. К примеру, живые организмы
или продукты их жизнедеятельности можно встретить на глубине
3,5–7,5 км, а в Мировом океане – на глубине 10–11 км.
Нижняя граница на суше связана с областями «былых биосфер» –
так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер прошлых
геологических эпох (накопления осадочных пород, углей, горючих сланцев
и др.). «Былые биосферы» служат доказательством длительной эволюции
биосферы Земли.
Ученый отмечал, что живое вещество распределено в биосфере неравномерно. Основная его масса сконцентрирована в приповерхностном
слое суши толщиной 50–100 м и в приповерхностной толще воды
(10–20 м). Здесь находится более 90 % биомассы Земли. Но и в приповерхностном слое имеются пространства, густо заселенные живыми организмами (тропики и субтропики, теплые моря), и менее заселенные территории (пустыни, высокогорья, арктические и антарктические области).
Для остальных территорий биосферы характерно, по словам В.И. Вернадского, «разрежение живого вещества».
Тем не менее, в пределах биосферы нет абсолютно безжизненных
пространств. Даже в самых суровых условиях обитания можно найти бактерии и другие микроорганизмы. В.И. Вернадский высказал идею о «всюдности жизни»: живое вещество способно «растекаться» по поверхности
планеты, оно с огромной скоростью захватывает все незанятые участки
биосферы, что обусловливает «давление жизни» на неживую природу.
Эволюция биосферы. В.И. Вернадский в своих работах подчеркивал,
что история возникновения и эволюция биосферы – это история возникновения жизни на Земле. Развитие биосферы идет вместе с эволюцией органического мира – изменяется состав ее компонентов, расширяются границы и т.д.
Живое вещество эволюционирует в сторону усложнения уровня организации, уменьшения прямой зависимости от среды обитания, усовершенствования способов ориентации и передвижения в пространстве.
8
Перенеся идеи физики о неразрывности пространства и времени
на явления природы, В.И. Вернадский объяснил направленность эволюции
биосферы: она ограничена пространством, что определяется телом планеты, и направлена в сторону прогрессивного развития, так как необходимо
приобрести свойства, которые позволят это ограниченное пространство
использовать по возможности максимально.
Особое внимание в своих трудах ученый уделял возрастающему
влиянию человека на ход эволюции биосферы. Вернадский подчеркивал,
что человек разумный – невиданная по своим масштабам геохимическая
сила, которая увеличивает свое влияние по мере развития научной мысли.
Еще в 20-х годах прошлого века ученый сумел предугадать многие тенденции
воздействия человека на природу. Его теоретические положения о биосфере
и месте в ней человека – блестящий пример научного обобщения.
1.3. Глобальный круговорот веществ в биосфере
Деятельность живых существ в биосфере сопровождается потреблением из среды их обитания больших количеств разнообразных органических и неорганических веществ. После отмирания организмов и последующей минерализации их органических остатков высвободившиеся неорганические вещества вновь возвращаются во внешнюю среду. Так осуществляется биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ
в природе, т.е. движение веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Таким образом, под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения
веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический
характер.
В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие.
Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают выделенный
растениями кислород; поедая растения, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ
и непереваренные остатки пиши. При разложении бактериями и грибами
отмерших растений и животных образуется дополнительное количество
углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные,
которые попадают в почву или водоемы и снова усваиваются растениями.
Таким образом, химические элементы постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы –
в живые организмы, а из них – в среду их обитания. Эти процессы повторяются бесконечное число раз, весь атмосферный кислород проходит через
живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ – за 200–300 лет.
9
Основными элементами глобального круговорота являются углерод,
водород, кислород, азот, фосфор, сера. Круговороты этих и других элементов называют биогеохимическими циклами. Биогеохимический круговорот веществ – это повторяющиеся взаимосвязанные физические, химические и биологические процессы превращения и перемещения вещества
в природе.
Движущими силами биогеохимического круговорота служат потоки
энергии Солнца и деятельность живого вещества. В результате биогеохимического круговорота происходит перемещение огромных масс химических элементов, концентрация и перераспределение аккумулированной в
процессе фотосинтеза энергии. Биогеохимический круговорот в биосфере
является не полностью замкнутым, незначительная часть вещества «захороняется». Это привело к тому, что в атмосфере накопился биогенный кислород, а в земной коре – различные химические элементы и соединения.
Весь живой мир получает необходимую энергию из органических веществ, созданных фотосинтезирующими растениями или хемосинтезирующими микроорганизмами. Основной канал передачи энергии – это пищевая цепь от источника пищи растений, или продуцентов, к консументам
и редуцентам. При этом образуются соответствующие трофические уровни. При каждом очередном переносе с одного трофического уровня
на другой большая часть энергии (до 90 %) теряется в виде тепла. Это ограничивает число звеньев: чем короче цепь, тем больше количество доступной энергии.
Таким образом, жизнь на нашей планете осуществляется как постоянный круговорот веществ, поддерживаемый потоком солнечной энергии.
Круговороты различных элементов имеют разную скорость. Например,
весь кислород атмосферы проходит через живое вещество за 2000, а вода –
за 2000000 лет.
Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы,
требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота,
обеспечивающего существование жизни, является солнечная энергия. Заключенная в органических веществах энергия, передаваемая по ступеням
пищевой цепи, уменьшается, потому что значительная ее часть поступает
в окружающую среду в виде тепла или же расходуется на осуществление
процессов жизнедеятельности (например, мышечная работа, движение
крови у животных, передвижение растворов минеральных и органических
веществ, транспирация у растений). Поэтому через структурные единицы
биосферы – биогеоценозы – осуществляется непрерывный поток энергии
и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой
только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.
10
Круговорот веществ – основа бесконечности жизни на нашей планете.
В нем принимают участие все живые организмы, осуществляя процессы
питания, дыхания, выделения, размножения. Основой биогенного круговорота является солнечная энергия, которая поглощается фототрофными организмами и преобразовывается ими в первичное органическое вещество,
доступное консументам. В ходе дальнейшей трансформации консументами
разных порядков энергия пищи постепенно растрачивается, уменьшается.
Поэтому устойчивость биосферы напрямую связана с постоянным притоком солнечной энергии. В биогеохимических циклах углерода и азота основную роль играют живые организмы, в то время как основу глобального
круговорота воды в биосфере обеспечивают физические процессы.
1.4. Роль деятельности человека в биосфере
История взаимодействия человека и природы. В начале своей истории человек был органической частью природы, его деятельность вписывалась в биогеохимические циклы. К концу палеолита он исчерпывает
свои пищевые ресурсы, истребляя крупных млекопитающих (мамонтов,
шерстистых носорогов, пещерных медведей, торфяных оленей и др.),
что приводит к первому экологическому кризису. Численность человечества резко сокращается. От полного исчезновения его спасает изменение
экологической ниши, то есть образа жизни. В неолите от собирательства
и охоты человек перешел к земледелию и животноводству. С этого момента он выделился из остальной природы и стал активно вмешиваться в биогенные круговороты в биосфере, вовлекая в него вещества, накопленные
ранее. Расширяя земледельческие угодья, наши предки выжигали леса,
Вследствие примитивности земледелия такие поля быстро становились непродуктивными, и тогда сжигались новые леса. Сокращение лесных площадей приводило к снижению уровня рек и грунтовых вод. Все это влекло
за собой изменения и разрушения целых экосистем: леса сменялись саваннами, саванны и степи – пустынями.
Эпоха Великих географических открытий (открытие Нового света,
островов Тихого океана, проникновение европейцев в Африку, Индию,
Китай, Центральную Азию) неузнаваемо изменила мир и привела к новому
наступлению человечества на дикую природу.
В настоящее время природные экосистемы в связи с увеличением народонаселения, темпов и масштабов производственной деятельности
не справляются с антропогенными воздействиями. Сложилась ситуация,
при которой дальнейшее развитие производства становится невозможным
из-за истощения невосполнимых природных ресурсов (запасов руд, горючих ископаемых). Экологический кризис приобрел планетарный масштаб.
Перед человечеством возник целый ряд глобальных экологических проблем:
резкие изменения природной среды, разрушение мест обитания привели
11
к угрозе вымирания многих существующих видов; стремительно сокращается площадь уникальных влажных тропических лесов и сибирской тайги,
которые образно называют «легкими планеты»; из-за засоления и эрозии
теряется плодородие почв; в атмосферу и гидросферу поступает огромное
количество отходов производства, накопление которых угрожает жизни
большинства видов, в том числе и человека. Стремительно растущая численность человечества становится причиной сокращения биологического
разнообразия планеты.
Современное общество пришло к пониманию ограниченных возможностей биосферы. Стало очевидным, что экологически грамотное и рациональное природопользование – единственно возможный путь выживания
человечества.
Коэволюция природы и общества. В.И. Вернадский был первым,
кто понял важность гармоничного взаимодействия природы и общества.
В самом начале XX в. он формулирует идею о человечестве как мощной
геологической силе планеты, а в последние годы своей жизни создает учение о ноосфере.
Под ноосферой (от греч. noos – разум и sphera – шар) В.И. Вернадский
понимал качественно новое состояние в эволюции биосферы, когда человечество берет на себя ответственность за ее дальнейшее развитие. Переход от биосферы к ноосфере – единственный путь, ведущий к сохранению
и процветанию жизни и человека. Биосфера может существовать без человека, а человек вне биосферы существовать не может, поэтому для обеспечения дальнейшего развития человечеству предстоит научиться соизмерять свои потребности с возможностями биосферы.
Для перехода биосферы в ноосферу необходимы следующие условия:
 высокий уровень развития науки и обоснованность с научных позиций любой человеческой деятельности;
 единство человечества (исключение войн из жизни общества, всесторонний обмен информацией между людьми);
 высокое качество жизни людей в самых различных странах и частях нашей планеты;
 социальное равенство людей, независимое от социальной и расовой принадлежности;
 поиски альтернативных технологий, открытие новых источников
энергии (особенно эффективных способов использования энергии солнца).
Русский отечественный ученый Н.Н. Моисеев ввел понятие «коэволюция
человека и биосферы», смысл которого состоит в том, что развитие человечества должно быть согласовано с развитием биосферы. Поиски путей
такого оптимального взаимодействия общества и природы направлены
на изменение технологии производства, характера потребления, переосмысление прежних норм жизни и культурных традиций.
12
В докладе Международной комиссии ООН (1987) была предложена
концепция устойчивого развития: это такое развитие мирового сообщества,
при котором улучшение условий жизни и удовлетворение потребностей человека осуществляется без ущерба для будущих поколений. Воздействие на окружающую среду должно оставаться в пределах возможностей биосферы.
Конференция ООН по окружающей среде и развитию, проходившая
в Рио-де-Жанейро в 1992 г., утвердила данную концепцию как руководство
к действию для всех стран нашей планеты на XXI в. Речь в ней идет
о стратегии, основанной на учете интересов и потребностей не только нынешних, но и будущих поколений людей.
Концепция устойчивого развития касается перестройки всех сфер
жизни общества. Она включает:
 стратегию развития промышленности – отказ от старых форм эксплуатации природы и переход на новые технологии, позволяющие предотвратить загрязнение биосферы, сократить потребление невозобновимых
природных ресурсов;
 стратегию развития сельского хозяйства – повышение урожайности на основе рациональных приемов обработки почвы;
 согласованную деятельность людей для обеспечения рационального использования природы и преодоления экологических катастроф;
 реализацию принципа планирования семьи, так как при нынешнем
темпе роста населения улучшение экологической ситуации невозможно.
Однако для России достижение устойчивого развития, наоборот, заключается в прекращении прогрессирующего снижения численности населения;
 сохранение биологического разнообразия биосферы и др.
В отличие от прежних стратегий, ориентированных, главным образом,
на развитие экономики, в центре стратегии устойчивого развития находится человек. Становится очевидным, что от того, каким будет этот человек
и система его нравственных ценностей, зависит не только его личная судьба, но и судьба всей планеты.
1.5. Биосфера: биологическое разнообразие
Жизнь как устойчивое планетарное явление возможна лишь в том
случае, когда она разнокачественна. Биологическое разнообразие биосферы включает разнообразие всех видов живых существ, населяющих биосферу, разнообразие генов, образующих генофонд любой популяции каждого вида, а также разнообразие экосистем биосферы в различных природных зонах. Удивительное разнообразие жизни на Земле – это не просто результат приспособления каждого вида к конкретным условиям среды,
но и важнейший механизм обеспечения устойчивости биосферы.
Лишь немногие виды в экосистеме имеют значительную численность,
13
большую биомассу и продуктивность. Такие виды называют доминирующими. Редкие или малочисленные виды имеют низкие показатели численности и биомассы. Как правило, виды-доминанты ответственны за основной поток энергии и являются главными средообразователями, сильно
влияющими на условия жизни других видов. Малочисленные виды составляют как бы резерв, при изменении различных внешних условий они могут
попасть в состав доминирующих видов или занять их место. Редкие виды
в основном создают видовое разнообразие. При характеристике разнообразия учитывают такие показатели, как видовое богатство и выровненность
распределения особей. Видовое богатство выражается отношением общего
количества видов к общему количеству особей или к единице площади.
Например, в двух сообществах при равных условиях обитает 100 особей,
но в первом эти 100 особей распределяются между десятью видами, а во
втором – между тремя видами. В приведенном примере первое сообщество
имеет более богатое видовое разнообразие, чем второе. Предположим,
что и в первом, и во втором сообществах имеется 100 особей и 10 видов.
Но в первом сообществе особи между видами распределяются по 10 в каждом, а во втором – один вид имеет 82 особи, а остальные по 2. Как и в первом примере, первое сообщество будет иметь большую выровненность
распределения особей, чем второе.
Сохранение биологического разнообразия – непременное условие сохранения и развития естественных экосистем, существования всей жизни
в целом. Биосфера представляет собой открытую систему, которая обменивается веществом и энергией с окружающей средой. Это возможно потому, что в экосистеме присутствуют не только автотрофы – производители органического вещества, но и гетеротрофы – потребители и разрушители органического вещества. Между процессами создания органического
вещества и его преобразованием и разрушением устанавливается относительное равновесие, и экосистема остается устойчивой.
Устойчивость – это свойство экосистемы, которое проявляется
в поддержании своего состава, структуры и функций, а также в способности восстанавливаться в случае, если они будут нарушены. Устойчивость
биосферы определяется:
 исключительным разнообразием живого вещества;
 взаимозаменяемостью составляющих ее экосистем;
 дублированием звеньев биогеохимических циклов;
 жизненной активностью живого вещества.
Биологическое разнообразие обеспечивает богатство информационных, вещественных и энергетических связей живого и косного веществ,
а также взаимосвязи биосферы с космосом, геосферами, процессы глобального биогеохимического круговорота. Существование каждого вида
зависит от множества других видов; уничтожение одного из видов может
14
привести к исчезновению связанных с ним иных видов. Особи одного вида
и продукты их жизнедеятельности, а также их отмершие тела являются
пищей для других видов, что обеспечивает самоочищение экосистем. Социально-экономическое развитие общества пришло в явное противоречие
с ограниченными ресурсовоспроизводящими и жизнеобеспечивающими
возможностями биосферы. Происходит истощение естественных ресурсов
суши и океана, безвозвратная потеря видов растений и животных, загрязнение окружающей среды, упрощение и деградация экосистем. Поэтому
человечество ищет пути устойчивого развития общества и природы.
Биологическое разнообразие – генетическое, видовое, экосистемное –
является первопричиной устойчивости как биосферы в целом, так и каждой отдельной экосистемы. Жизнь как устойчивое планетарное явление
возможна лишь в том случае, когда она представлена разнообразными видами и экосистемами. Но в современных условиях настолько возросли
масштабы хозяйственной деятельности человека, что возникает опасность
потери биологического разнообразия. Разные виды деятельности человека
приводят к прямому или косвенному уничтожению разнообразных видов
и экосистем биосферы.
Можно выделить несколько основных типов деградации окружающей
среды, которые в настоящее время являются наиболее опасными для биологического разнообразия. Например, затопление или заиление продуктивных земель, их бетонирование, асфальтирование или застройка лишают
диких животных мест обитания. Возделывание земель нерациональными
методами снижает урожаи из-за эрозии и истощения плодородия почв.
Обильное орошение полей может привести к засолению, то есть к повышению концентрации солей в почве до уровня, не переносимого растениями. Вследствие этого исчезают типичные растения данных мест. Вырубка
леса на больших территориях при отсутствии восстановительных посадок
приводит к уничтожению местообитаний диких животных, смене растительности, сокращению ее разнообразия. Многие виды исчезают по причине
их истребления, а также вследствие загрязнения окружающей среды. Большинство видов исчезает по причине уничтожения естественных мест обитания, разрушения природных экосистем. Это и является одной из главных причин обеднения биологического разнообразия.
Под биологическим разнообразием биосферы понимают разнообразие
всех видов живых организмов, составляющих биосферу, а также все разнообразие генов, образующих генофонд любой популяции каждого вида,
а также разнообразие экосистем биосферы в различных природных зонах.
К сожалению, в настоящее время всевозможные виды хозяйственной деятельности человека приводят к снижению биологического разнообразия.
Биосфера теряет биологическое разнообразие. В этом заключается одна
из экологических опасностей.
15
Человечество еще мало знает о биологическом разнообразии, например, нет еще точных данных о количестве видов в биосфере. Специалисты
не всегда могут определить, какие территории требуют особых мер охраны
и организации на них заповедников. Огромно количество малоизученных
видов, например, в тропических лесах. Для сохранения биоразнообразия
необходимо вкладывать средства в его изучение; совершенствовать природопользование, стараясь сделать его рациональным; решать глобальные
экологические проблемы на международном уровне. ЮНЕСКО приняла
конвенцию о Всемирном наследии, которая объединяет природные и культурные памятники. Конвенция призывает заботиться об объектах, имеющих ценность для всего человечества. Сохранение биоразнообразия зависит и от руководителей стран, и от поведения каждого жителя планеты.
Вопросы для обсуждения
1. Как появился термин «биосфера»?
2. Какие ученые развивали понятие «биосфера» и в каком направлении?
3. Какова роль В.И. Вернадского в учение о биосфере?
4. Что понимал В.И Вернадский под структурой биосферы, живым
веществом, косным веществом, неживым биогенным веществом, биокосным веществом?
5. Что входит в понятие пространственной протяженности биосферы?
6. Что такое верхняя и нижняя границы биосферы по В.И. Вернадскому?
7. Назовите основные виды веществ биосферы.
8. В чем заслуга В.И. Вернадского в определении функций живого вещества биосферы?
9. Как развивалась и влияла деятельность человека в биосфере?
10. Что включается в понятие концепции устойчивого развития?
11. Определите понятие биологического разнообразия биосферы.
16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аллен Р. Д. Наука о жизни / Р. Д. Аллен. – Москва : Просвещение.
1981. – С. 291–300.
2. Баландин Р. К. Природа и цивилизация / Р. К. Баландин, Л. Г. Бондарев. – Москва : Мысль, 1988.
3. Богатырев Л. Г. Словарь терминов и показателей, используемых
при изучении биологического круговорота / Л. Г. Богатырев, В. М. Телеснина ; под ред. А. С. Владыченского. – Москва : МАКС Пресс, 2010. –
184 с.
4. Бургеля Н. К. Геохимия и окружающая среда / Н. К. Бургеля,
Н. Ф. Мырлян. – Минск : Штиинца, 1985.
5. Вернадский В. И. Химическое строение биосферы земли и ее окружения / В. И. Вернадский. – Москва : Наука, 2001. – 376 с.
6. Вернадский В. И. Проблема биогеохимии / В. И. Вернадский. –
Москва : Наука, 1988.
7. Вернадский В. И. Философские мысли натуралиста / В. И. Вернадский. – Москва : Наука, 1988. – 519 с.
8. Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера / В. И. Вернадский. – Москва : АЙРИС-ПРЕСС, 2003. – 575 с.
9. Вернадский В. И. Живое вещество и биосфера / В. И. Вернадский. – Москва : Наука, 1994. – 669 с.
10. Вернадский В. И. Научная мысль как планетное явление
/ В. И. Вернадский. – Москва : Наука, 1991. – 270 с.
11. О коренном материально-энергетическом отличии живых и косных тел биосферы // Владимир Вернадский: Жизнеописание. Избранные
труды.
Воспоминания
современников.
Суждения
потомков
/ сост. Г. П. Аксенов. – Москва : Современник, 1993.
12. Несколько слов о ноосфере // Владимир Вернадский: Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков / сост. Г. П. Аксенов. – Москва : Современник, 1993.
13. Общее понятие о биосфере // Начало и вечность жизни
/ В. И. Вернадский ; сост., вступ. ст., коммент. М. С. Бастраковой,
И. И. Мочалова, В. С. Неаполитанской. – Москва : Советская Россия, 1989.
14. Вернадский В. И. Биосфера. Избранные труды по биогеохимии
/ В. И. Вернадский. – Москва : Мысль, 1967.
15. Вернадский В. И. Биосфера / В. И. Вернадский. – Москва :
Мысль, 1967.
16. Владимиров А. М. Охрана окружающей среды / А. М. Владимиров и др. – Санкт-Петербург : Гидрометиоиздат, 1991.
17. Воронцов Н. Н. Экологические кризисы в истории человечества
/ Н. Н. Воронцов // Соросовский образовательный журнал. – 1999. –
№ 10. – С. 2–10.
60
18. Войткевич Г. В. Основы учения о биосфере / Г. В. Войткевич,
В. А. Вронский. – Изд. 2-е, перераб., доп. – Ростов-на-Дону : Феникс,
1996. – 477 с.
19. Горелов А. А. Концепции современного естествознания
/ А. А. Горелов. – Москва : Центр, 2000. – 208 с.
20. Данилов-Данильянов В. И. Экологический вызов и устойчивое
развитие / В. И. Данилов-Данильянов, К. С. Лосев. – Москва : ПрогрессТрадиция, 2000. – 416 с.
21. Еремченко О. З. Учение о биосфере / О. З. Еремченко. – Москва :
Академия, 2006. – 240 с.
22. Казначеев В. П. Учение о биосфере / В. П. Казначеев. – Москва :
Знание, 1985. – 84 с.
23. Карпенков С. Х. Концепция современного естествознания
/ С. Х. Карпенков. – Москва : Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. – 520 с.
24. Кашаков Р. Ш. Живая оболочка Земли / Р. Ш. Кашаков. – Москва
: Просвещение, 1984. – 156 с.
25. Ковда В. А. Биосфера / В. А. Ковда, А. Н. Тюрюканов // БСЭ. –
1970. – Т. 3. – С. 364–365.
26. Константинов В. М. Охрана природы / В. М. Константинов. – Москва : Академия, 2003. – 240 с.
27. Котляков В. М. Глобальные изменения климата: антропогенное
влияние или естественные вариации? / В. М. Котляков // Экология и
жизнь. – 1994. – № 1.
28. Кузнецов М. А. Вернадский о ноосфере / М. А. Кузнецов. –
Москва : Московский рабочий, 1989. – 45 с.
29. Лапо А. В. Следы былых биосфер или Рассказ о том, как устроена
биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого / А. В. Лаппо. – 2-е изд. перераб. и доп. – Москва : Знание, 1987. – 208 с.
30. Левченко В. Ф. Эволюция биосферы до и после появления человека / В. Ф. Левченко. – Санкт-Петербург : Наука, 2004. – 164 c.
31. Лобачев А. И. Концепции современного естествознания
/ А. И. Лобачев. – Москва : Юнити, 2009. – 239 с.
32. Маргалеф Р. Облик биосферы / Р. Маргалеф. – Москва : Наука,
1992. – 214 с.
33. Моисеев Н. Н. Человек и ноосфера / Н. Н. Моисеев. – Москва :
Молодая гвардия, 1990. – 351 с.
34. Новиков Ю. В. Экология, окружающая среда и человек
/ Ю. В. Новиков. – Москва : ФАИР-ПРЕСС, 2005. – 736 с.
35. Мотылева Л. С. Концепция современного естествознания
/ Л. С. Мотылева, В. А. Скоробогатов, А. М. Сударинов. – СанктПетербург : Союз, 2000. – 320 с.
36. Перельман А. И. Геохимия биосферы / А. И. Перельман. – Москва : Наука, 1973. – 167 с.
61
37. Перес К. Т. Пределы устойчивости экосистем. Человек и биосфера / К. Т. Перес. – Вып. 3. – Москва : Изд-во МГУ, 1979. – С. 90–95.
38. Пианка Э. Эволюционная экология / Э. Пианка. – Москва : Мир,
1981. – 400 с.
39. Пономарева И. Н. Экология растений с основами биоценологии
/ И. Н. Пономарева. – Москва : Просвещение, 1978. – 207 с.
40. Пучков Л. А. Человек и биосфера: вхождение в техносферу
/ Л. А. Пучков, А. Е. Воробьев. – Москва : МГГУ, 2000. – 336 c.
41. Работнов Т. А. Фитоценология / Т. А. Работнов. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва : Изд-во МГУ, 1992. – 352 с.
42. Рожнов С. В. Эволюция биосферы и биоразнообразия. К 70летию А.Ю. Розанова / С. В. Рожнов. – Москва : Т-во научных изданий
КМК, 2006. – 600 с.
43. Самыгин С. И. Концепция современного естествознания
/ С. И. Самыгин. – Ростов-на-Дону : Март, 2002. – 272 с.
44. Смирнов В. А. Антропогенное воздействие человека на окружающую среду / В. А. Смирнов // Биология в школе. – 2002. – № 8.
45. Степанов П. А. В.И. Вернадский и Тамбовский край / П. А. Степанов, Г. П. Аксенов и др. – Москва : Ноосфера, 2002. – 192 с.
46. Сукачев В. Н. Основные понятия биогеоценологии / В. Н. Сукачев // Основы лесной биоценологии. – Москва : Наука, 1964. – С. 5–49.
47. Тимофеев-Ресовский Н. В. Очерк учения о популяциях
/ Н. В. Тимофеев-Ресовский, А. В. Яблоков, Н. В. Глотов. – Москва : Наука, 1973. – 280 с.
48. Хотунцев Ю. Л. Экология и экологическая безопасность
/ Ю. Л. Хотунцев. – Москва : Академия, 2002. – 480 с.
49. Яблоков А. В. Популяционная биология / А. В. Яблоков. – Москва : Высшая школа, 1987. – 303 с.
50. Яблоков А. В. Охрана живой природы. Проблемы и перспективы
/ А. В. Яблоков, С. А. Остроумов. – Москва : Леспромиздат, 1983. – 272 с.
51. ARTconservation : Социальный специализированный интернетресурс. – 2007–2013. – Режим доступа: art-con.ru/node/, свободный. – Заглавие с экрана. – Яз. рус.
52. Слово : образовательный портал. – Режим доступа: www.portalslovo.ru/, свободный. – Заглавие с экрана. – Яз. рус.
53. Природное наследие : экологический портал. – Режим доступа:
prinas.org/node/, свободный. – Заглавие с экрана. – Яз. рус.
54. Oeco.ru : экологический он-лайн журнал. – Режим доступа:
www.oeco.ru/, свободный. – Заглавие с экрана. – Яз. рус.
62