Биосфера и ее прошлое

В современной науке для обозначения живого покрова Земли используется термин "биосфера". История его происхождения такова. В 1869 г. географ Ф. Ратцель ввел термин "сфера жизни". Спустя несколько лет, в 1875 г., геолог Э. Зюсс предложил объединить всю совокупность живых организмов, населяющих нашу планету, под названием "биосфера". Это понятие было тесно связано с эволюционными представлениями видных естествоиспытателей XIX в. Ж. Ламарка и Ч. Дарвина.

Определение биосферы как особой оболочки Земли широко использовалось выдающимся отечественным ученым В. И. Вернадским, который придал этому термину более глубокий смысл. В понимании В. И. Вернадского биосфера - это прежде всего область распространения жизни, охватывающая не только сами организмы, но и среду их обитания. В одной из работ этого ученого приводится еще более широкая трактовка термина "биосфера", претендующая на охват всей области влияния жизни. С этих позиций закономерной представляется наша попытка обратить внимание на процессы исторического взаимодействия оледенения и биосферы, оледенения и жизни.

Биосфера образовалась в докембрийское время, около 3,5 млрд. лет назад, в процессе эволюции материи. Космические и геологические факторы создали среду, пригодную для жизни, а ее сохранению, безусловно, во многом способствовал биотический круговорот, преемственно связанный с абиотическим круговоротом минеральных веществ, который происходил и до возникновения биосферы.

По представлению В. И. Вернадского, биосфера образует сложную, закономерно организованную, саморегулируемую систему. Биогенному круговороту, так же как и абиогенному, присуща естественная саморегуляция. Это фактически результат взаимодействия трех функционально и экологически различных групп организмов: продуцентов, консументов и деструкторов органического вещества. В последнюю группу входят микроорганизмы, осуществляющие процессы разложения остатков растений и животных, превращения их в минеральные соли и простейшие органические соединения, впоследствии вновь потребляемые зелеными растениями для синтеза органического вещества. Именно деструкторы являются активными агентами биотического круговорота, поскольку они способствуют вовлечению в него всевозможных форм жизни.

В ходе геологического развития Земли природа испытывала многочисленные формы жизни, населяла ими нашу планету, объединяла их во взаимосвязанные системы, и таким образом формировалась биосфера. Ведущую роль в процессе эволюции жизни, несомненно, играли биотические факторы, которые во многих случаях определяли изменения абиотических компонентов. Посредством изменчивости и естественного отбора организмы приспосабливались к последствиям собственной жизнедеятельности.

В процессе приспособления к новым природным обстановкам менялись требования к видообразованию, совершенствовались адаптационные механизмы, расширялся биотический круговорот, в целом росла организованность жизни и многообразие ее форм. Следовательно, развивалась большая устойчивость жизни.

На протяжении истории формирования биосферы поверхность Земли неоднократно подвергалась оледенениям, которые, однако, сплошными не были, поэтому никогда и не прерывали развитие жизни на Земле. Более того, они оказывали стимулирующее воздействие на этот процесс.

Самая простая последовательность событий, отражающая влияние оледенений на природу Земли, представляется таким образом. Формирование ледниковых покровов сопровождалось значительным понижением уровня Мирового океана. Напротив, исчезновение льдов вело к повышению уровня океана (такие колебания уровня известны под названием гляциоэвстатических). Изменения площадей и объемов ледниковых тел вызывали упруго-эластические деформации земной коры, проявлявшиеся в форме гляциоизостатических движений.

Все эти изменения состояния суши и океана, нередко принимавшие колоссальные масштабы, Предопределяли сдвиги в системах атмосферной циркуляции и океанических течений, что сопровождалось пространственными перемещениями всех природных зон. Реакции растений и животных при этом выражались в миграциях и активном образовании видов, что заметно даже у млекопитающих.

С развитием оледенений менялся газовый состав атмосферы. Регулятором состава, и в частности баланса кислорода и углерода, выступала жизнь. Этот механизм влиял на температурный режим земной поверхности. Уменьшение концентрации углекислоты вело к понижению, а увеличение - к повышению температуры. Американские ученые Л. Беркнер и Л. Маршалл выдвинули гипотезу, согласно которой распространение ледников было связано с усиленным фотосинтезом, обусловленным определенными изменениями в биосфере. В свою очередь изменения температурного режима в порядке обратной связи вызывали сдвиги в структуре биосферы.

Анализ соотношений между древними оледенениями и жизнью весьма актуален: он помогает постичь истинное место и назначение живой природы и человека, определить их развитие в будущем.