Основные свойства биосферы

Биосфере как глобальной экосистеме присуща система свойств, которая обеспечивает ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные.

Биосфера – централизованная система. Центральным ее звеном выступают живые организмы (живое вещество). Это свойство всесторонне раскрыто В. И. Вернадским и рассмотрено выше. К сожалению, оно 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 представление о влиянии солнечной активности на живые организмы (гелиобиология) разработано А. Л. Чижевским (1897–1964). Он показал, что многие явления на Земле и в биосфере тесно связаны с активностью Солнца. «Как солнечные излучения, так и космические являются главнейшими источниками энергии, оживляющими поверхностные слои земного шара, – писал он. – Обнаруживается замечательное соответствие между солнечными и земными феноменами… Жизнь в значительно бóльшей степени есть явление космическое, чем земное. Мы «дети Солнца». Высказываются мнения, что солнечная активность оказывает влияние на многие геологические процессы (катаклизмы, катастрофы), а также на социальную активность человеческого общества.

Как иллюстрацию сказанного приведем пример А. Л. Чижевского: схему распределения холерных эпидемий по кривой пятнообразовательной деятельности Солнца за 150 лет (рис. 17).

Рис. 17. Схема распределения холерных эпидемий на кривой солнечной активности за 150 лет (по: Чижевский, 1976). Интересно, что из 15 показателей распределения холеры во времени 12 лежат на точках максимума этой деятельности, 1 на точке минимума, и 2 лежат на точках ее подъема и падения. Поражает факт, что увеличение холерных эпидемий идет параллельно с ростом интенсивности образования пятен на Солнце, а эпохи затишья эпидемий совпадают с падением солнечной активности

В то же время Н. Ф. Реймерс (1994) указывает на справедливость закона преломления космических воздействий: космические факторы, оказывая воздействие на биосферу и особенно ее подразделения, подвергаются изменению со стороны экосферы планеты и потому по силе и времени проявления могут быть ослаблены и сдвинуты или даже полностью утерять свой эффект.

Многие процессы на Земле и в ее биосфере подвержены влиянию космоса и предполагаются циклы солнечной активности с интервалом в 1850, 600, 400, 178, 88, 33, 22, 16,1 11,5 (11,1), 6,5 и 4,3 года. Однако сама биосфера и ее подразделения не обязательно во всех случаях должны реагировать с той же цикличностью. Тенденции существуют, но они не часто детерминированы во времени. По мнению Н. Ф. Реймерса, биосферу, как и любую другую систему, формируют не только и не столько внешние факторы, как внутренние закономерности. И они затем взаимодействуют с внешней средой.

Биосфера – саморегулирующаяся система. Как отмечал В. И. Вернадский, для биосферы характерна организованность, или, как называют сейчас, гомеостаз – способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов. Гомеостатические механизмы связаны в основном с живым веществом (акклиматизация, запасание пищи, миграции). За свою историю биосфера пережила ряд значительных по масштабам возмущений (извержения вулканов, землетрясения и т.п.) и справлялась с ними благодаря действию гомеостатических механизмов и, в частности, принципа Ле Шателье – Брауна. Как постулировал В. И. Вернадский, функционирование систем живого в биосфере по принципу Ле Шателье–Брауна служит основным регулятором общеземных процессов.

Опасность современной экологической ситуации связана с тем, что нарушаются многие механизмы гомеостаза и принцип Ле Шателье – Брауна в крупных региональных масштабах. Их следствие – региональные кризисы. Отдельные крупные возмущения биосфера уже гасить не в силах. В результате либо распад экосистем (например, расширяющиеся площади пустынных земель), либо появление неустойчивых систем типа агроценозов или урбанизированных (городских) комплексов. Человечеству отпущено мало времени, чтобы не допустить глобального кризиса.

Биосфера – это система, характеризующаяся большим разнообразием в соответствие с законом необходимого разнообразия. Оно обуславливается многими причинами и факторами. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная), и разнообразие природных зон, различающихся свойствами, 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, что число видов на Земле в 2 – 3 раза больше. Однако деятельность человека ведет к упрощению экосистем.

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

Важное свойство биосферы – наличие механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений. Благодаря круговоротам веществ и наличию неисчерпаемого источника солнечной энергии обеспечивается непрерывность процессов в биосфере и ее потенциальное бессмертие. По выражению В. Р. Вильямса, есть единственный способ сделать какой-то процесс бесконечным – пустить это по пути круговоротов. Одно из мощнейших антиэкологических действий человека связано с нарушением и разрушением природных круговоротов.