Основи екології - Олійник Я.Б. - Розділ 4. Біосфера як глобальна екосистема

Перші "біосферні" ідеї, тобто ідеї щодо взаємозв'язку між живою та неживою природою, участі рослин і тварин у газообміні, формуванні ґрунтів і горючих копалин зустрічаються у працях таких вчених, як Ж. Бюффон, Д, Вудворт, Дж. Геттон, А. Лавуаз'є, К. Лінней, М, Ломоносов, ще у XVII-XVIII ст. Впритул до поняття "біосфера" (без вживання самого терміна) на початку XIX ст. наблизився Ж.-Б. Ламарк, у працях якого є чимало глибоких геохімічних ідей, хоч і не дуже вдало викладених. Зокрема, у праці "Гідрогеологія" він перший звернув увагу на те, що живі організми впливають на земну кору і що всі мінерали цієї кори є продуктами життєдіяльності рослин і тварин, котрі існували на земній поверхні.

Велике значення для розвитку уявлень про біосферу мали також праці О. фон Гумбольдта початку XIX ст., у яких вчений розглядав органічний світ як невід'ємний складник земної кори і стверджував, що хімічний склад живих організмів прямо залежить від хімічного складу неживих компонентів середовища їхнього мешкання. Крім цього, Гумбольдт висував ідею про існування своєрідної оболонки Землі, у якій функціонально взаємопов'язані атмосферні, гідрологічні, континентальні і біотичні процеси.

Пізніше, у 1863 р., французький географ Елізе Реклю (1830-1905) увів і активно вживав у своїй 19-томній праці "Нова всесвітня географія. Земля і люди" поняття "географічне середовище", завдяки чому змінилися погляди на роль природних умов, котрі тепер розуміють не як набір окремих чинників, а як комплексне утворення. Саме Е. Реклю належить відомий вислів: "Людина створює навколишнє середовище за своїм образом і подобою".

Найбільш вдалий термін "біосфера" (від грец. bios - життя і sphaira - куля) як "лик Землі" запропонував австрійський гідробіолог Едвард Зюсс у 1875 р. для виділення поряд з атмосферою, гідросферою та літосферою ще однієї оболонки, яка розміщена на сухопутній та водній поверхнях, хоча на початку свого існування була пристосована лише до життя у гідросфері. У своїй праці з опису геології Альп Зюсс позначив терміном "біосфера" простір земної поверхні, населений життям. Пізніше він визначав біосферу ширше - як обмежену у часі і просторі сукупність організмів на поверхні Землі.

Сучасна концепція біосфери пов'язана з ім'ям академіка Володимира Івановича Вернадського (1863-1945). Проте комплексне вчення про біосферу розробив не лише В. Вернадський: паралельно і незалежно від нього свою власну концепцію створив інший великий вчений - Павло Аполлонович Тутковський. У 1913 р. П. Тутковський повернувся з Житомира до Київського університету, спочатку - приват-доцентом, а з 1914 р. - професором географії. З цієї нагоди він виступив в університеті із вступною лекцією, у якій вперше цілісно виклав власне вчення про біосферу. Тобто є всі підстави говорити про незалежність обох учень, кожне з котрих є оригінальним і самодостатнім.

На думку П.А. Тутковського, як і в давні часи, завданням географії залишається вивчення вигляду Землі у його сучасному стані, у всіх його сферах (вивчення літосфери, гідросфери, атмосфери і біосфери), з погляду розподілу сучасних фактів і явищ у просторі та їх генези". Отже, термін "біосфера" введений до предметного поля географії поряд з іншими земними сферами - літосферою, гідросферою та атмосферою. Тутковський писав, що біосфера проймає собою всі ці три оболонки поблизу фізичної поверхні Землі - повітря і воду до значних височин та глибин і твердий ґрунт у його горішніх верствах. До біосфери належать усі рослини, тварини і людина; відділ науки, що вивчає біосферу з географічного погляду, названо біогеографією.

Проблеми біосфери досить докладно висвітлені у фундаментальній праці П.А. Тутковського "Загальне землезнавство", котра не втратила своєї новаторської цінності й донині. У ній викладено вчення про біосферу, причому аж до рівня функціонування у ній самої людини. Біосфера, за П.А. Тутковським, - це сукупність живих організмів, котрі не можуть існувати поза інших сфер, але виокремлені з них. У цьому контексті простежується генетична спадкоємність поглядів П.А. Тутковського І Ж.-Б. Ламарка. Якщо ж шукати аналогії між вченнями про біосферу ВЛ. Вернадського і П.А. Тутковського, то біосфера для останнього відповідає "плівці життя" у розумінні ВЛ. Вернадського.

По-різному П.А. Тутковський і ВЛ. Вернадський тлумачили місце людини у біосфері. Для ВЛ. Вернадського людина - головна, найпотужніша геологічна сила. Перевлаштування на засадах розуму й управління взагалі трансформує її у новий якісний стан - ноосферу. П.А. Тутковський також визнає значний вплив людини на біосферу, але зауважує, що людина не може змінити, наприклад, межі розповсюдження корисних рослин. Очевидно, подібна характеристика антропогенного чинника прямо пов'язана із сутністю біосферної концепції П.А. Тутковського: якщо біосфера - лише живі істоти (неорганічні сфери - вилучені), то і вплив на них людини важко порівняти з класичними еволюційними рушіями: добором, боротьбою за існування, спадковістю, мінливістю тощо.

Таким чином, П.А. Тутковський є автором оригінального вчення про біосферу, створеного незалежно від академіка ВЛ. Вернадського. Його сутність більш детермінована класичною традицією, котра тягнеться ще від Ж.-Г. Бюффона та Ж.-Б. Ламарка, далі - через праці О. фон Гумбольдта, який під біосферою розумів сукупність лише живих організмів на Землі. Тут не час і не місце оцінювати переваги кожної з концепцій біосфери - історія сама визначить пріоритети і переваги кожної. Але важливо інше: у річищі біосферного мислення існував не один, а принаймні два теоретичні потоки, і кожен з них (у особах ВЛ. Вернадського і П.А. Тутковського) органічно вивершувався оригінальними концепціями біосфери.

ВЛ. Вернадський переглянув поняття біосфери Е. Леруа і П. Тейяра де Шардена, котрі виходили з розуміння біосфери тільки як "плівки життя " на Землі. Вчений надав цьому поняттю значення охопленої життям геологічної оболонки, оскільки, незважаючи на незначну вагу власне живого у біосфері (лише 0,25 %), його роль у розвитку планети має могутнє геологічне значення. Біогенними, тобто створеними організмами, є й породи, що становлять величезну частину маси біосфери, і такі сліди життя знаходяться аж у гранітній оболонці Землі. Ці ідеї В.І. Вернадський виклав у своїй фундаментальній праці "Біосфера", виданій 1926 р.

В.І. Вернадський писав: "Біосфера - це явище космічного характеру, ЇЇ важливою особливістю, головною геологічною силою є життя - "жива речовина", що не просто населяє біосферу, а перетворює зовнішній вигляд Землі...". Терміном "жива речовина" вчений позначив усю сукупність живих організмів, в тому числі і людину, що розглядав як однорідну живу речовину на рівні видів, різноманітність якої визначав з геохімічних позицій, тобто на основі поділу організмів за способом живлення (автотрофи, гетеротрофи тощо). За В.І. Вернадським, біосфера відрізняється від інших земних сфер тим, що тільки у її межах проявляється геологічна діяльність живої речовини планети. І лише ця область життя включає як живі організми, так і середовище їхнього мешкання. Тобто біосфера - це похідне життя, оскільки у своїх головних рисах вона створена життям и певним чином організована ним.

Біосфера охоплює усі частини планети, освоєні життям. Ті ділянки біосфери, де є умови не тільки для виживання, а й для розмноження живих істот, називають полем існування життя. А прилеглі території, де організми лише виживають, але не здатні до розмноження, називають полем стійкості життя. Поле існування життя визначають такі абіотичні умови:

- достатня кількість кисню та вуглекислого газу;

- достатня кількість рідкої води, але не пару чи льоду;

- температура не надто висока, щоб не зсівся білок, та не надто низька, щоб нормально функціонували ферменти - прискорювачі біохімічних реакцій;

- необхідний мінімум мінеральних речовин.

Донедавна вважали, що у глибинах океану немає життя, але у 1960 р виявлено живі організми на дні Маріанської западини, а вже у 70-х роках XX ст. в Антарктиді під товщею льоду у 420 м. Усі живі істоти залежать від збереження цілісності біосфери. Якщо надто сильно змінити будь-який зі складників біосфери, то вона може бути повністю зруйнована. Не виключено, що атмосфера, гідросфера та літосфера при цьому збережуться, але в їх взаємовідносинах вже не буде брати участь живе.