Биосфера – (от греч. bios – жизнь и sphaire – шар) – одна из важнейших оболочек (сфер) Земли, ее наружная оболочка, в которой протекают, развиваются и усложняются геобиохимические жизненные процессы на протяжении около 4 млрд лет. Ее состав и энергетика определены в своих существенных чертах длительной прошлой и современной деятельностью эволюционирующего живого вещества.
В 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс, наряду с введенным до него понятием атмосферы – газовой оболочки Земли, обосновывает понятия об оболочках земной поверхности: литосферой он назвал твердую оболочку, гидросферой – водную, биосферой – всю область, охваченную жизнью в литосфере, гидросфере и атмосфере. Системно-целостное учение о Б. получило свое фундаментальное развитие и обоснование в трудах русского ученого В.И. Вернадского. Он создал концепцию Б. как специфической оболочки Земли, которая в своих основных параметрах – физических, химических, энергетических – определяется не только геологическими процессами, но и прошлой и нынешней деятельностью живых организмов. Наиболее полно концепция Б. была разработана В.И. Вернадским в работе «Биосфера» (1926) и во многих последующих трудах. «Его учение о биосфере, – отмечает Б.С.Соколов,– несомненно, одно из крупнейших обобщений естествознания ХХ в. Оно неизмеримо шире таких расплывчатых, хотя и модных, понятий как «окружающая среда», «географическая оболочка» и т.п.». Нынешняя биосфера представляет собой всего лишь израненную человечеством крону древа, его вершину, древа, уходящего своими историческими корнями в глубины геологических и биосферно-биологических пластов.
Биосфере предшествовала протобиосфера с определенными условиями для возникновения и развития жизни на Земле. Жизнь зародилась в водных бассейнах (как утверждают ученые, первичном Мировом океане) около 4 млрд. лет назад в виде примитивных протобиогеоценозов, и вместе с ней зарождается Б. как совокупность всех экосистем, или биогеоценозов, и которой предстоит стать единой и системной. Б. прошла свои эволюционные этапы развития и насчитывает 6 эр – катархейскую, архейскую, протерозойскую, палеозойскую, мезозойскую, кайнозойскую. Первые две эры, длившиеся не менее 1,6 млрд лет развития жизни, включали доклеточные организмы – бактериоподобные, бактериальные и водоросли. Около 2 млрд лет назад началось бурное развитие жизни в воде, а около 450 млн – живые организмы стали заселять сушу, где их эволюция заметно ускорилась и в результате соотношение числа видов животных и растений в Мировом океане и на суше составляет примерно 1:5. За весь период эволюции Б. на нашей планете было около 500 млн видов живых организмов. Сейчас ученые насчитывают их немногим более 2 млн. Основными факторами эволюции Б. они отмечают абиотические (геологические, космические), биотические (изменчивость, т.е. мутации, наследственность, борьба за существование, естественный отбор), а также антропогенные.
Существенную роль в понимании развития жизни на нашей планете сыграл русский ученый – естествоиспытатель В.В. Докучаев, который глубоко проник своими исследованиями в суть почвообразования. Он установил, что почвы представляют собой особые естественно-исторические тела, которые сформировались на поверхности Земли в результате воздействия на протяжении многих сотен миллионов лет на горные породы климата (солнечного тепла и атмосферной влаги), растительных и животных организмов. В.И. Вернадский рассматривал Б. как поверхностную оболочку планеты, в которой существует и развивается жизнь и которая сама постоянно изменяется жизненными геобиохимическими процессами. Он вводит понятие «живое вещество», охватывающее микроорганизмы, растения и животных. Его исследования, проведенные на большом эмпирическом материале, показали, что Б. сформирована жизнью и постоянно поддерживается в жизнепригодном состоянии благодаря биогенно происходящим обменам атомами между живой природой и ее неживым природным окружением. Изучение атомарных обменов между живым и неживым веществом привело к созданию биохимии, а с позиций этой науки обосновал ведущую роль биогенного обмена веществ в совокупности химических процессов, происходящих на поверхности нашей планеты. И, несмотря на то, что масса живого вещества чрезвычайно мала по отношению к массе земной коры (10-7), через тела живых организмов в течение 13 лет проходит в 10 раз больше углерода (важнейшего строительного материала организмов), чем содержится во всей земной коре. Почти весь свободный кислород в Б. образован и поддерживается деятельностью живых организмов из века в век, в результате чего окислительные процессы на поверхности Земли идут в миллионы раз интенсивнее, чем в безжизненных пространствах Вселенной. Отсюда и вытекает обоснованное Вернадским положение о геологической функции живого вещества, создавшего за несколько миллиардов лет своего развития особую планетную оболочку (35-40 км по своему охвату поверхностного пространства планеты), или своеобразный «дом» для живого вещества планеты, и поддерживающую ее важнейшие жизнеобеспечивающие свойства. Б. представляет собой совокупность живого вещества на планете в единстве с окружающей его природной средой, с которой живое вещество обменивается веществами, энергией и информацией. Б. включает в себя: 1) нижнюю часть атмосферы – тропосферу, где активная жизнь проявляется на высотах до 10-15 км; 2) всю гидросферу до глубин свыше 11 км; верхнюю часть литосферы.
В.И. Вернадский обратил внимание на неравномерность распределения жизни в ее активном состоянии. Непрерывный слой живого вещества с высокой его активностью занимает всю водную толщу и узкой полосой простирается по границе литосферы и тропосферы, где он включает почву и подпочву с находящимися в них корнями растений, грибами, микроорганизмами и почвенными животными, и приземную часть тропосферы с надземной частью растений с массой их пыльцы, спор и семян. Этот слой В.Б. Сочава (1944) назвал фитосферой, а Е.М. Лавренко (1949) фитогеосферой, поскольку основными накопителями являются растения. Если мощность фитосферы в океанах достигает более 11 км, тогда как на суше определяется десятками метров со всем циклом развития организмов. В настоящее время примерно 92% видов живых организмов организуют свою жизнь в почвах или на почвах и строят свой организм из веществ, находящихся в них. Для обозначения весьма насыщенного современной жизнью слоя используется термин «экосфера» – слой Б., в котором биогенная миграция атомов биогенов количественно преобладает над их переносом физическими факторами. Экосфера, рассматриваемая как глобальная экосистема, – оболочка планеты с ее наибольшей насыщенностью жизни по площади составляет треть земной поверхности.
Для Б. характерен непрерывный круговорот вещества и энергии, в котором живые организмы играют активнейшую роль. Такой круговорот называют биосферным, или биотическим. Благодаря круговороту биосфера не только аккумулирует, но и перераспределяет огромные потоки вещества и энергии. Такой биотический круговорот Вернадский назвал «организованностью биосферы». Важное место здесь занимает геохимическая деятельность живого вещества, а сам процесс круговорота возможен только благодаря химическим свойствам циклических, или органогенных, элементов, которые сохраняют способность к многочисленным химически обратимым процессам. Благодаря таким процессам наружная область планеты видоизменена и даже сформирована жизнью, что позволило Вернадскому включить ее в состав Б. («Биосфера, — писал он, — не есть только так называемая область жизни» – 1962 г.). Б. включает не только взаимодействующие и связанные между собой сложными биогеохимическими циклами миграции вещества, тропосферу, гидросферу, литосферу, но и другие структуры Земли, генетически связанные с живым веществом. По Вернадскому, вещество Б. состоит из 7 разнообразных, но генетически взаимосвязанных частей: живого вещества, биогенного вещества, косного вещества, биокосного вещества, радиационного вещества, рассеянных атомов, вещества космического происхождения. В 1974 г. Б.А.Минин вводит понятие «электромагнитная биосфера», которое (как электромагнитные поля) можно рассматривать 8-м элементом Б. В пределах Б. всегда встречается либо живое вещество, либо следы его биогеохимической деятельности даже в слабонасыщенных жизнью регионах «былых биосфер». Газы атмосферы (кислород, углекислый газ, азот), каустобиолиты (нефть, уголь), известняки, осадочные породы в своей основе созданы живым веществом.
Живое вещество – одна из самых могущественных геохимических сил планеты и обладает рядом уникальных свойств, выполняя следующие биогеохимические функции: 1) газовые – миграция газов и их превращения; 2) концентрационные – аккумуляция веществ из внешней среды; 3) окислительно-восстановительно-химические превращения кислорода, азота, железа, марганца и других элементов и веществ; 4) биохимические и геохимические функции, связанные с деятельностью человека (техногенез – форма созидания и превращения вещества в Б., стимулирующая ее переходы в новое состояние, например, в биотехносферу, в биотехногенное развитие жизни, техно-ноосферу и т.п.). Эволюция Б. органически связана с появлением и развитием человека и коллективного разума людей – философии и науки, с взаимоотношениями общества и биосферы, формированием техносферы, уничтожением биосферных ресурсов и т.п.
Б. как единая саморазвивающаяся миллиарды лет система жизни обладает исключительным качеством не только единства живых организмов, но и живого вещества планеты с ее неживым окружением, косным веществом. Это такая оболочка Земли, в которой живое вещество определяет химический состав Б. (биосферная химия) и энергетические процессы в атмосфере, гидросфере, верхнем слое литосферы и почвенном покрове. Сама же Б. как динамическая система регулируется живыми организмами, ее можно рассматривать и как жизнь более высокого порядка – как особая форма движения материи. Она не только воспроизводит сформированные ранее биологические организмы, но и творит более высокоорганизованные (например, человека). С точки зрения иерархии уровней организации живого вещества и его окружения, системного и синергетического подходов, активной частью Б. является совокупность всех экосистем (биогеоценозов). В основе функционирования и креативных возможностей Б. лежит не просто биологическая, а биосферная продуктивность, где ведущую роль играет живое вещество. Если В.И. Вернадский впервые рассматривал Б. как системное единое целое, то Дж. Лавлок охарактеризовал ее как «единую живую целостность», управляющую своими частями и саморазвитием. Вместе с тем следует особо выделить по своей исторической и специфической эволюции два типа и две части Б.: 1) континентальную, или литосферную, и 2) океаническую, или гидросферную, свидетельствующие о направленности и особенностях развития жизни, ее биоразнообразии. Огромная роль в развитии Б. принадлежит ее активным составляющим, которые, к сожалению, разрушаются современным человечеством. Обычно говорят о разрушении и даже деградации биосферы без указания на ее основополагающие составные части. Биосфера – система достаточно сложная. В самом общем виде она представляет собой живое вещество планеты Земля со своим окружением, с которым живое вещество обменивается веществом, энергией и информацией. В этой связке можно вычленить основополагающие факторы существования и развития биосферы, среди которых в первую очередь являются: 1) живое вещество (В.И.Вернадский), составляющее фундаментальную основу биосферы; 2) почвы как биокосное вещество, содержащее насыщенный строительный материал из микроэлементов биогенного вещества (погибшего живого), косного и микроорганизмов, 3) углеродосодержащее вещество – биогенное в отложениях былых биосфер в сочетании с другими химическими элементами, на основе которых и строится каркас живого вещества, 4) биогенные обменные процессы между живым веществом и его биосферно-природным окружением.
В учении о Б. ученые выделяют следующие основные аспекты: 1) энергетический, отражающий связь процессов в биосфере с космическими излучениями, прежде всего – солнечными и радиоактивными процессами в недрах Земли; 2) биогеохимический, освещающий роль живого вещества в распределении и поведении химических элементов в Б. и ее структурах; 3) информационный, показывающий принципы организации и управления, реализуемые в биосферной природе – как между организмами, так и между живой и неживой природой; 4) пространственно-временной, отражающий формирование и эволюцию различных структур Б. в геологическом времени в связи с особенностями пространственно-временной, отражающий формирование и эволюцию различных структур Б. в геологическом времени в связи с особенностями пространственно-временной организованности живого вещества в Б. (проблемы симметрии, биоаккумуляции и др.); 5) социальный, показывающий многогранные глобальные и региональные воздействия человечества на структуру и функции Б. в процессе изъятия ископаемых биосферных ресурсов, преобразования ландшафтов, выхода в космос, разрушения отдельных структур и областей биосферы и т.п.; 6) социально-техногенный, отражающий характер изменения биогеохимиических процессов, трансгенных обменных процессов и миграции атомов, изменения биотического круговорота веществ в Б. в процессах замещения Б. и ее пространств техносферой с ее искусственной химической составляющей, антропогенными загрязнениями и изменениями живого вещества и природных сред отходами производства и применением искусственных ксенобиотиков и т.п. (этот аспект только начинает изучаться учеными). Разрушение Б., уничтожение естественных ландшафтов, перевод естественных почв в сельскохозяйственное производство, химическое загрязнение искусственными ксено-биотиками, формирование техносферы и другие процессы негативной социализации ведут к уничтожению Б. В то же время техногенное общественное развитие с его нарастающей наукой, научными знаниями, существенным увеличением креативных институтов и специалистов, создающих постбиосферные живые организмы, переход населения из Б. в техносферу, производство в ней продуктов питания и многие другие процессы говорят о переходе жизни на нашей планете от ее естественных, биосферных форм к искусственным, постбиосферным, или техно-ноосферным. Предсказанный В.И. Вернадским и Э. Леруа нарастающий процесс социализации Б. и ее переход в ноосферу (как более высокий качественный уровень биосферы) практически идет в другом направлении – формировании на Земле глобальной социотехноприродной системы с ее дальнейшей социотехноприродной эволюцией. Основой такой системы становится техногенный креативный социум, перестраивающий биосферно-природный мир планеты Земля и переводящий нынешнюю биосферную эру кайнозоя в первую искусственную социоприродную (по сути социотехноприродную) эру, которую можно назвать эрой ноозоя, т.е. сотворенной коллективным человеческим разумом, или наукой, по Вернадскому. Такой переход Б. (с ее гибелью) в техно-ноосферу как искусственный мир жизни может и не состояться, если ООН, ведущие государства мира не предпримут усилий по сохранению неразрушенной части биосферы, ее реконструкции и существенного восстановления.
Лит.: Вернадский, В.И. Биосфера. Мысли и наброски / В.И.Вернадский. — М., 2001; Вернадский, В.И. Биосфера и ноосфера / В.И.Вернадский. — М., 2005; Демиденко, Э.С. Философское осмысление глобального перехода жизни на Земле / Э.С.Демиденко // Проблемы современного антропосоциального познания. Вып.6. — Брянск, 2008; Демиденко, Э.С. Проблема научно-философского моделирования развития жизни / Э.С.Демиденко // Там. же. Вып. 8. — Брянск, 2010; Демиденко, Э.С. Техногенное развитие общества и трансформация биосферы / Э.С.Демиденко, Е.А.Дергачева. — М., 2010.
