Биосфера и космос рассеивание солнечной энергии. Организация биосферы и ее космические связи. Живое вещество является совершенным приемником солнечной энергии

УДК 550.4+551.02

ВЛИЯНИЕ КОСМОСА НА БИОСФЕРУ ЗЕМЛИ

С.Г. Неручев

Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт (ВНИГРИ),

Санкт-Петербург, Россия

Эл. почта: [email protected] Статья поступила в редакцию 29.03.2010, принята к печати 07.05.2010

Планета Земля является космическим объектом. Обращение ее вокруг Солнца определяет каждый год проявление известных всем климатических сезонов года, на которые четко реагирует биосфера. Гораздо меньше известно о влиянии на биосферу Земли значительно более долговременных периодов, обусловленных обращением Солнца вместе с Землей вокруг центра Галактики, так называемых галактических лет. Целью статьи является рассмотрение, с использованием накопившихся палеобиологических материалов, влияния на биосферу Земли изменяющихся космических условий в течение галактических лет и их климатических сезонов с периодичностью около 200 млн лет, а также более кратковременных изменений космических условий, вызывающих активизацию глубинных процессов на Земле и проявление биосферных кризисов в каждом галактическом году с периодичностью около 30 млн лет. Материалом для анализа этих явлений послужили геологические, палеобиологические и астрономические данные, характеризующие наиболее изученную фанерозойскую эру Земли продолжительностью около 600 млн лет - от начала кембрийского периода до современного момента. Ключевые слова: биосфера, космос, галактические годы, кризисные биосферные события.

COSMIC INFLUENCES ON THE EARTH BIOSPHERE

Oil and Geological Prospecting Institute, Saint-Petersburg, Russia E-mail: [email protected]

The planet Earth is a cosmic object. Its orbiting around the Sun results in well known seasonal changes in the biosphere. Less familiar are significantly longer periodic changes caused by Solar system orbiting around the center of our Galaxy, the so-called galactic years. The present article uses paleobiological data to discuss changes in the Earth biosphere associated with galactic year periods of about 200 million years and, also changes featuring shorter periodicity associated with stirring of deep planetary processes in the Earth and with biospheric crises occurring several times over each galactic year. These phenomena are exemplified with geologic, paleobiologic, and astronomic data related to the Phanerozoic era lasting from the beginning of the Cambrian period up to the present time.

Keywords: biosphere, Cosmos, galactic year, biospheric crises.

Введение

Идея о влиянии космоса на планету Земля и ее биосферу давно привлекла внимание исследователей. В ряде работ, начиная с 1982 г., эта проблема неоднократно рассматривалась и мною .

Расчет галактической орбиты Солнца впервые произвел П.П. Паренаго в 1952 г. и определил продолжительность галактического года - время обращения Солнца вокруг центра Галактики в 212 млн лет. Среднее угловое движение Солнца за 1 млн лет было им принято округленно равным 1,7°, хотя на самом деле по его данным оно равно 1,68°. В соответствии с этим, период обращения Солнца мог быть определен П.П. Паренаго и несколько большим, равным 214 млн лет.

Опираясь на периодичность земных геологических и биологических событий и геохронологию, я первоначально определил продолжительность галактичес-

кого года в 220 млн лет, а несколько позже, в соответствии с более точной геохронологической шкалой У.Б. Харленда и др. , - в 216 млн лет. Несколько позже Ю.А. Заколдаевым на основе анализа геохронологических шкал длительность галактического года была определена в 217 млн лет.

Как видим, расхождения в определении галактического года у разных авторов невелики и составляют всего доли процента, т.е. можно говорить о почти идеальном соответствии.

Очень важным в работах астрономов А.А. Шпиталь-ной, А.А. Ефремова и Ю.А. Заколдаева оказалось их заключение о том, что в результате сложения орбитальной скорости Солнца с абсолютной скоростью Галактики относительно открытого в 1965 г. микроволнового излучения Вселенной абсолютная скорость Солнца при его движении по орбите значительно изменяется,

достигая максимума (> 800 км/с) в апогалактии и минимума (400 км/с) - в перигалактии. По мнению авторов это должно приводить к периодическим изменениям массы тел Солнечной системы, к пульсациям размеров этих тел и изменению светимости Солнца.

А.Г. Шленов произвел расчеты приращения массы (Am), мощности, получаемой от физического вакуума (АР), и изменения светимости Солнца и планет (табл. 1). В соответствии с этими расчетами увеличение светимости Солнца каждый галактический год в апогалактии возрастало до 5,3- 1028 эрг/с, т.е. в 4 раза.

Палеографические свидетельства существования галактического года

Выше была теория. А есть ли факты, подтверждающие эти теоретические построения? Да, такие подтверждения имеются. О значительных похолоданиях на Земле свидетельствуют ледниковые события. Они проявлялись на Земле в основном в периоды интенсивного базальтового вулканизма, приводившего к замутнению атмосферы, выделению сернистых газов с образованием сернистых аэрозолей, рассеивающих солнечные лучи и уменьшающих солнечную радиацию, достигающую поверхности Земли. По данным при прохождении Солнцем орбиты со стороны перигалактия, т.е. в холодный период, проявилось 12 гляциальных событий суммарной продолжительностью около 58 млн лет, а при прохождении Солнцем орбиты со стороны апога-лактия - только три гляциальных события общей продолжительностью около 14 млн лет.

В теплые летние полупериоды галактических лет, когда Солнце находилось на орбите со стороны апогалактия, биопродуктивность наземной растительности значительно возрастала, вследствие чего в теплые летние полупериоды образовалось 84,9% мировых запасов углей, а в холодные, когда Солнце находилось на орбите со стороны перигалактия, - всего 15,1% углей. Нефть является продуктом термической деструкции накопленного в осадках планктоногенного органического вещества морей. В теплые летние полупериоды образовалось 84,7% мировых запасов нефти, а в холодные - только 15,3%.

Помимо этого есть и прямые подтверждения летних и зимних галактических периодов, основанные на определении палеотемператур по соотношению изотопов кислорода (18О/16О) в органических остатках.

E.J. Barron показал, что средняя глобальная температура на поверхности Земли «летом» в меловом периоде была на 6-12 °С выше, чем в настоящее «зимнее» время. Температура глубинных океанических вод была около 15 °С .

Рис. 1. Изменение средней температуры на поверхности Земли в третьем галактическом году (К1-0) от середины лета до начала зимы. По данным .

Свидетельством теплого климата и безморозных зим являются также остатки саламандр, ящериц, черепах и крокодилов даже в конце галактического лета в высоких широтах за арктическим кругом.

Рис. 1 иллюстрирует, по данным Т.1. Сго^^еу , существенное снижение глобальной температуры на Земле от мелового периода, когда Солнце находилось в апогалактии, до современного «зимнего» периода от 20 °С до 10 °С в последнюю ледниковую эпоху и до 14 °С в межледниковое время.

Таким образом, реальность проявления галактических времен года - лета при прохождении Солнца по орбите в области апогалактия, а зимы при прохождении им перигалактия - не вызывает никаких сомнений.

С учетом астрономических расчетов, стратиграфии, основанной на изучении фауны и флоры, и геохронологии, основанной на радиоактивных датировках возраста пород, на рис. 2 представлена орбитальная геохронологическая шкала для фанерозоя, имеющего продолжительность во времени около 600 млн лет.

Продолжительность обращения Солнца вокруг центра Галактики принята в 216 млн лет. Отсчет геологического времени производился от нулевого (современного) момента, от точки на орбите, в которой Солнце находится в настоящее время, недалеко от перигалактия, в направлении обратном движению Солнца. После нанесения на орбиту датировок всех периодов и эпох фанерозоя можно убедиться, что в кембрийском, каменноугольном и меловом периодах Солнце действительно находилось на орбите со стороны апогалактия, а в силурийском,

Таблица 1

Результаты расчетов приращений массы мощности, получаемой от физического вакуума и светимости Земли и Солнца по А.Г. Шленову

Абсолютная скорость Солнца (км/с) Земля Солнце

Am, г АР, эрг/с AL, эрг/с Am, г АР, эрг/с AL,эрг/с

400 0,53-1022 0,44 Ю21 0,36 ю15 0,77 -1027 1,48 1026 1,33 -1028

800 2,12 1022 1,78 -1021 1,42 1015 7,07 -1027 5,92 1026 5,33 1028

Приращения 1,6 1022 1,3 1021 1,11015 5,3 1027 4,4 1026 4,0 1028

Рис. 2. Орбитальная геохронологическая шкала с климатическими сезонами галактического года.

Орбита дана по П.П. Паренаго . А - апогалактий, П - пери-галактий. Датировки возраста границ периодов и эпох даны по У.Б. Харленду и др. . Оцифровка времени по орбите дана в млн лет от современного момента для одного оборота Солнца. В предшествующих оборотах время определяется как n+216 и n+(216 х 2). I, II, III - галактические годы фанерозоя. Геологические периоды: С - кембрийский, О - ордовикский, S - силурийский, D - девонский, C - каменноугольный (карбоновый), P - пермский, T - триасовый, J - юрский, K - меловой, P - палеогеновый, N - неогеновый.

триасовом периодах и в неогеновое время - со стороны перигалактия. Начало кембрийского, каменноугольного и мелового периодов, с которых начинаются галактические годы, оказалось в одной точке орбиты со стороны апогалактия, т.е. в начале «галактического лета», их середины - в области апогалактия, в разгаре галактического лета. Симметрично началу «лета» на другой стороне орбиты выделяется конец «лета», а симметрично лету -зимний галактический период в области перигалактия, а также промежуточные между ними «осенний» и «весенний» галактические сезоны.

Продолжительность галактического лета составляет около 98 млн лет, зимы - 68 млн лет, а весны и осени - по 25 млн лет. Конечно, какая-то условность в выделении границ галактических времен года имеется, но, как увидим далее, происходившие на Земле сезонные процессы эту схему подтверждают.

За более чем 200 лет с начала XIX века, после работ

B. Смита и Ж. Кювье, палеоботанические и палеозоологические исследования привели к накоплению огромного материала по характеристике десятков тысяч видов растений и животных биосферы Земли, существовавших в прошлые геологические эпохи. Это была поистине грандиозная работа многих тысяч палеобиологов в разных странах мира. Постепенно появились сведения о времени первого появления тех или иных организмов, их расцвета и вымирания.

Мною были использованы материалы ряда обобщающих работ, в основном в области палеоботаники

C.В. Мейена . Наиболее чутко на проявление теплых

Рис. 3. История плауновидных и членистостебельных растений: 1 - плауновидные, 2 - членистостебельные.

и холодных сезонов галактических лет должна была реагировать, разумеется, наземная растительность.

Из споровых растений первыми появились на Земле в девонское время плауновидные. Это произошло в конце зимнего галактического сезона (рис. 3).

Весной их распространенность и разнообразие возросли, а в середине лета (С1-С2), когда Солнце находилось в области апогалактия, плауновидные достигли максимального расцвета. Они играли существенную роль в формировании болотных и мангровых зарослей на побережье морей. Некоторые плауновидные растения имели довольно толстые стволы (до 40 см).

В конце лета (Р1) и осенью (Р2-Т1) распространенность и разнообразие плауновидных растений значительно уменьшились, а зимой (11-12) - достигли минимума. Кое-как пережив галактическую зиму, они не возродились ни весной (13), ни летом (К1-К2) следующего галактического года и в таком состоянии дожили до следующего зимнего периода ^-К), представленные сейчас немногими травянистыми растениями.

Членистостебельные растения впервые появились в начале галактической весны ^2), достигли максимального распространения, разнообразия и расцвета в летний галактический период (С1-С2). С конца лета их распространенность начала уменьшаться (Р1-Р2), еще более заметно - осенью (Р2-Т1), а зимой (11-12) достигла критического минимума. Больше членис-тостебельная растительность уже не возродилась и на таком же низком уровне в растительном сообществе просуществовала в течение всего следующего галактического года (К1-К) до современного момента, представленная сейчас единственным родом Equisetum.

Среди споровой растительности сходной картиной развития, в зависимости от галактической климатической сезонности, характеризуются многие порядки класса папоротников (рис. 4).

Зигоптериевые папоротники появились впервые в конце весны ^3), достигли максимальной распро-

Рис. 4. История папоротников:

1 - зигоптериевые, 2 - ботриоптериевые, 3 - мараттиевые, 4 - ка- тием в теплые полупериоды галактических лет:

ламитовые, 5 - полиподиевые.

1 - арбериевые, 2 - кордаитовые, 3 - тригонокарповые, 4 - хвойные.

страненности летом (С1-С2). К концу летнего периода их распространенность значительно уменьшилась, а к началу осени (Р1) они уже полностью вымерли.

Почти так же характеризуется и история порядка ботриоптериевых папоротников. Появились в конце галактической весны ^3), максимального распространения достигли летом (С2-С3) и полностью вымерли осенью (Т1).

Таким образом, зигоптериевые и ботриоптериевые папоротники в галактическом смысле были, так сказать, однолетними растениями, появлявшимися в конце весны, достигавшими расцвета летом и вымиравшими осенью.

Папоротники порядка мараттиевых (рис. 4) появились в конце галактической весны - начале лета максимального развития достигли в летний период (С3), осенью (Р2-Т1) их распространенность в растительных сообществах сократилась, а зимой (Т3-12) достигла критического минимума. Не возродились они потом ни весной, ни летом (К1-К2) следующего галактического года и в таком состоянии дожили до настоящего времени. Точно так же вели себя и папоротники порядка каламитовых.

Рис. 3 и 4 хорошо иллюстрируют, что из споровых растений классы плауновидных и членистостебельных растений и несколько порядков класса папоротников максимального развития достигали в летний галактический период, когда Солнце находилось на орбите со стороны апогалактия, а зимой характеризовались минимальной распространенностью или вымирали полностью.

Однако есть и исключение. Папоротники порядка полиподиевых развивались принципиально по-другому. Впервые они появились в конце летнего сезона (Р1), осенью их распространенность начала возрастать, затем постепенно и непрерывно возрастала в зимнем (Т3-12) и весеннем (13) периодах. Максимального распространения они достигли в летний сезон

следующего галактического года (К1-К2) и в таком состоянии широкого распространения в растительных сообществах дожили до настоящего времени, относящегося к зимнему галактическому сезону.

Порядок полиподиевых папоротников, в отличие от других, оказался практически независимым от галактической климатической сезонности. В настоящее время известно около 300 родов папоротников.

Рис. 5 иллюстрирует распространенность, в зависимости от галактического времени года, нескольких крупных порядков отдела голосеменных растений.

Арбериевые появились в истории Земли в начале летнего сезона (С1), затем они достигли наибольшей распространенности во второй половине летнего сезона (С3-Р1). Осенью (Р2-Т1) их распространенность сократилась, а в начале зимнего сезона (Т3) они уже полностью вымерли.

Почти так же вела себя и кордаитовая растительность. Она появилась впервые в начале лета (С1), достигла максимального распространения и развития во второй половине лета (С3-Р1), а осенью уже полностью вымерла.

То же самое характерно и для порядка тригонокар-повых растений. Они впервые появились в начале лета (С1), максимального распространения и расцвета достигли в разгар галактического лета (С2-С3). Но уже к концу летнего периода (Р1) их распространенность значительно уменьшилась, а в начале осени (Р2) они полностью вымерли.

Таким образом, все эти три крупных порядка голосеменных растений в галактическом смысле являются однолетними - появляются в начале лета, достигают расцвета в разгар лета, а осенью (или в начале зимы) полностью вымирают.

Существенно по-иному вели себя более холодолю-бивые хвойные растения. Они появились впервые во второй половине лета второго галактического года (С2). Осенью (Р2) их распространенность достигла

1 - чекановскиевые, 2 - гинкговые, 3 - беннетитовые, 4 - кейтониевые.

Рис. 7. История некоторых групп животного мира: 1 - трилобиты, 2 - рыбы костные и хрящевые, 3 - амфибии.

максимума, затем несколько уменьшилась зимои и осталась почти такоИ же в течение третьего галактического года (К1-К).

Как видим, многие представители голосеменноИ растительности, как и споровои, отличались широким распространением на летнеИ, «теплой» половине орбиты Солнца со стороны апогалактия и полным отсутствием, или существенно меньшей распространенностью, на зимней половине орбиты.

Однако как полиподиевые папоротники, так и некоторые порядки голосеменноИ растительности характеризуются принципиально иной логикой развития (рис. 6).

Порядок чекановскиевых растений появился в конце летнего галактического сезона (С3-Р1). Распространенность их постепенно возрастала в конце лета и осенью (Р2-Т1), достигала максимума в зимний период (11-12) и осталась почти такой же до весны (13). Летом следующего галактического года (К1-К2) распространенность чекановскиевых постепенно уменьшалась, и, наконец, в позднем мелу вблизи апогалактия они полностью вымерли и исчезли из геологической летописи, просуществовав практически целый галактический год - появились в конце лета второго галактического года и вымерли в конце лета следующего, третьего галактического года.

Порядок гинкговых растений впервые появился почти одновременно с чекановскиевыми в конце летнего сезона (С3-Р1). Распространенность их возрастала осенью и в начале зимы, а далее оставалась практически постоянной до конца галактического года. Летом следующего галактического года (К1-К2) распространенность гин-кговых постепенно уменьшалась, достигла минимума к концу лета (Р1) и осталась почти такой же осенью (Р2) и в начале зимы - до настоящего времени.

Порядок беннетитовых растений впервые появился зимой второго галактического года (Т2-Т3). Распространенность беннетитовой растительности достигла максимума зимой и весной (11-13), а летом третьего галактического года они уже вымерли (К2). Порядок

кейтониевых растений также появился впервые зимой (Т3-11), зимой и весной их распространенность достигла максимума, а в начале лета следующего галактического года (К1) они уже полностью вымерли (рис. 6).

Лишь наиболее молодая и наиболее совершенная покрытосеменная растительность демонстрирует независимость от галактических времен года. Она появилась в начале третьего галактического года, т.е. в начале лета (К1), а далее ее распространенность и разнообразие последовательно возрастали в течение всего лета (К1-Р1), осенью (-Р2--Р3) и в начале зимы (N-Q).

Животный мир, особенно водный, в значительно меньшей степени, чем наземная растительность, испытывает зависимость от галактических сезонных изменений климата. И все-таки для ряда групп фауны зависимость от галактических времен года проявляется (рис. 7).

Трилобиты, например, появились в первом фанеро-зойском галактическом году в начале лета (€1) и достигли максимального развития во второй половине лета (С3-О1). Осенью (О2) их распространенность заметно уменьшилась, а зимой (8^2) достигла критического минимума. Не возродились они ни весной ^3), ни летом следующего галактического года, и вымерли окончательно во второй половине лета (С3-Р1).

Костные и хрящевые рыбы появились в конце зимнего сезона первого галактического года. Весной их распространенность и разнообразие возросли, в середине лета второго галактического года (С1-С2) достигли максимального развития. После этого в конце лета и осенью их распространенность уменьшилась и достигла минимума в середине зимы (11). Весной распространенность костных и хрящевых рыб снова постепенно возрастает, достигает второго максимума летом третьего галактического года (К2-Р1) и не снижается уже до настоящего времени.

Амфибии впервые появились в конце галактической весны максимально развились летом (С3-Р1).

Осенью (Р2-Т1) их распространенность уменьшилась, а зимой (Т3- 11) достигла минимума, и такой незначи-

Рис. 8. Проявления геобиособытий на орбите Солнечной системы вокруг центра Галактики: Н11 - галактические годы, - кризисные события.

тельной оставалась уже на протяжении всего третьего галактического года (13-Ы) (рис. 7).

Использованные самые разнообразные данные и обобщения многих независимых исследователей, работавших в разных областях палеонтологии и климатологии, будучи привязаны к орбитальной геохронологической шкале, находятся в хорошем соответствии между собой и приобретают дополнительный новый смысл, который был неведом их авторам.

Проблема 30-миллионолетней периодичности биосферных кризисов

На фоне длительных климатических периодов, обусловленных обращением Солнца вокруг центра Галактики и заметно влиявших на биосферу Земли, мною была выявлена более мелкая 30-миллионолетняя периодичность интенсивного проявления целого ряда геологических процессов и одновременно проявляющихся с ними кризисных биосферных событий - семь событий в течение галактического года.

В сравнительно кратковременные периоды (от 1-2 до 3-4 млн лет) через каждые 30-32 млн лет усиливался рифтогенез, оставлялись глубинные разломы, проявлялся интенсивный базальтовый вулканизм, сопровождавшийся выносом в среду обитания организмов урана, фосфора, ряда тяжелых металлов (Мо, V, Си, Zn, N1, Сг, Ag, Аи, лб), редкоземельных элементов ^а, Се, Рг, Nd, Бш, У, а иногда и 1г).

В эти же кратковременные периоды в морях, а иногда и в континентальных бассейнах происходило накопление осадков с аномально высокой (до 10-20-30%) концентрацией планктоногенного органического вещества, обогащенного ураном, фосфором и рядом тяжелых металлов. На заражение среды обитания ураном биосфера реагировала глобальными вспышками биопродуктивности примитивных одноклеточных водорослей и цианобактерий, интенсивным вымиранием существовавших и возникновением многих новых видов организмов . Связь этих кратковременных событий с

космосом подтверждается тем, что они происходили каждый галактический год через 30-32 млн лет на одних и тех же участках солнечной орбиты (рис. 8).

Позже появилась работа М.Я. Яашрто и Я.Б. , в которой они пришли к той же периодичности: периодичность базальтовых излияний составляет по их данным 32± 1 млн лет, периодичность карбонати-товых интрузий - 34± 2 млн лет; периодичность спре-динга литосферных плит - 34± 2 млн лет; образования импактных кратеров вследствие ударов о Землю астероидов - 32 ± 1 млн лет; проявления обусловленных этими ударами массовых вымираний - 24-33 млн лет.

Причиной этих событий, по мнению М.Р. Рампино и Р.Б. Стотерса, является регулярное пересечение Солнцем галактической плоскости со сгущениями материи, происходящее при вертикальной осцилляции Солнца во время его движения по орбите вокруг центра Галактики.

При разном понимании сущности этих кризисных биосферных событий положительным является то обстоятельство, что мы независимо пришли к 30-мил-лионолетней периодичности биосферных кризисов, происходивших в результате воздействия космоса на Землю и ее биосферу.

В течение двух с половиной галактических лет фа-нерозоя (около 600 млн лет), по моим данным, проявилось 17 кризисных биосферных событий. Большая их часть проявилась вблизи или непосредственно на границах геологических систем или их отделов, что вполне понятно - эти границы и устанавливались по существенным изменениям фауны и флоры.

При кларковой концентрации урана в осадочных породах 3,240-4% в обогащенных органическим веществом осадках этих эпох концентрация урана нередко превышает ее в 30-50-250 раз, а концентрация урана в органическом веществе превышает нормальную для современной эпохи в 300-700-1600 раз.

Согласно моим расчетам концентрация урана в водах морей и в континентальных бассейнах по сравнению с современной (2,8-340-7%) в эти эпохи повышалась в десятки, сотни, а иногда и в тысячу раз.

Недаром на первом этапе создания атомной бомбы, когда еще не были разведаны богатые урановые месторождения, обогащенные планктоногенным органическим веществом и ураном осадки на границе кембрия и ордовика разрабатывались в Прибалтике как источник для получения урана, а потом разрабатывались и «рыбные слои» - скопления обогащенных ураном скелетов рыб, испытавших массовое вымирание.

Рассмотрим типичные примеры проявления кризисных биосферных событий, характеризующихся интенсивным уранонакоплением и повышением радиоактивности среды.

В позднем девоне в восточной части Русской платформы вплоть до Урала накапливались морские осадки доманиковой свиты. Морской мелководный бассейн по всем показателям был благоприятным для обитания фауны, с нормальной соленостью вод, с нормальным кислородным режимом, с преобладанием глубин до 100 м. Но если в более древних и более молодых осадках концентрация органического вещества не превышала 0,3-0,4%, то в доманиковых она достигала 10-20%, что явно свидетельствует о проявлении вспышки биопродуктивности фитопланктона. Обилие пищи, казалось бы, благоприятствовало широкому распространению морской фауны, однако это было

Брахиоподы

Стратиграфия

Формация Форт-Пейн

Формация Маури

Литология

Конодонты

Аммониты, кол-во родов

Фораминиферы, кол-во родов

Споры, кол-во родов 13 14 10

Пыльца, 10 9 5 8

3 £1 Л Ъ ^ ^ w 1

Рис. 9. Зависимость смены фауны и флоры в позднедевонскую эпоху на Русской платформе от интенсивности накопления урана.

Рис. 10. Зависимость смены фауны конодонтов в отложениях поз-днедевонской чаттанугской свиты Северной Америки от интенсивности накопления урана по данным .

Рис. 11. Зависимость смены фауны и флоры в верхнеюрских отложениях Западной Сибири от интенсивности накопления урана.

не так. В осадках совместно с биопродукцией фитопланктона происходило накопление урана, а также Cu, V, Mo, Pb, Zn. Судя по соотношению и/Сорг, концентрация U в водах превышала нормальную не менее чем в 20 раз. В результате этого на пике накопления U (рис. 9) видовой состав фитопланктона значительно сократился, хотя и давал огромную биопродукцию.

Значительно сократился видовой состав форами -нифер, а по окончании радиоактивной эпохи снова возрос. Существовавшие до этого виды брахоипод вымерли, в радиоактивную эпоху возникло несколько новых видов, но они тоже быстро вымерли. Появившиеся в конце радиоактивной эпохи несколько новых видов прослеживаются в более молодых осадках. Кораллы, криноидеи, мшанки и губки в радиоактивную эпоху совсем исчезли, и появились снова только после ее окончания. Что касается птериопод и наутилид, то их видовое разнообразие в радиоактивную эпоху значительно возросло, а затем снова уменьшилось.

Судя по спорам и пыльце наземных растений, на прилегающей к морю суше они также испытали кризис во время радиоактивной эпохи.

Примерно то же происходило в это время и в Америке, судя по данным американских исследователей. W.H. Hass изучала фауну , a L.C. Conant и V.E. Swan-son - распределение урана в осадках. Мне осталось лишь сложить результаты их исследований вместе. Осадки позднедевонской чаттанугской свиты, богатые план-ктоногенным ОВ, отлагались в мелководно-морских условиях с нормальным кислородным режимом. Вспыш-

ка биопродуктивности фитопланктона обусловила накопление в осадках до 10-20% органического вещества. Концентрация накопившегося вместе с ОВ урана составляла до 20-10"3%, т.е. в 60 -70 раз превышала нормальную. По соотношению и/Сорг следует считать, что концентрация и в водах бассейна превышала нормальную в сотни раз. Это позволяет думать, что воздействие урана и радиоактивности на организмы в чаттанугском море было еще интенсивнее, чем в доманиковом.

Широко распространенные в доманиковых осадках готиатиды и птероподы отсутствуют совершенно. Из планктонных организмов изредка встречаются радиолярии, из нектона - редкие остатки рыб. Редко встречаются остатки плавающих водорослей РоегзНа и Рго1о8аМпа, иногда остатки наземных растений Са1-Нху1оп.

При огромной первичной биопродукции и обилии пищи почти полное отсутствие фауны, за исключением лингул и конодонтов, представляется непонятным, если, конечно, не принимать во внимание зараженность бассейна ураном.

Детально изученный разрез осадков позволяет проследить влияние интенсивности уранонакопления на смену видов единственно широко распространенной фауны - конодонтов (рис. 10).

В нижнем слое осадков с еще низкой концентрацией урана выявлено 12 видов конодонтов, семь из которых мгновенно вымирают в начале радиоактивной эпохи. Вместе с тем, в начале ее появляется еще четыре новых вида, которые затем вымирают при отложении чер-

ных сланцев с максимальном концентрацией урана. Но происходит не только вымирание: одновременно на пике уранонакопления появляются 12 новых видов конодонтов, 10 из которых вымирают в конце радиоактивной эпохи. Тогда же появляются четыре новых вида конодонтов, которые прослеживаются и в более молодых осадках с низкой концентрацией урана.

Развитие фауны конодонтов при проявлении радиоактивной эпохи происходило не постепенно, а с проявлением вспышек видообразования и вымирания организмов, которые полностью контролировались изменениями уровня зараженности бассейна ураном.

Синхронное накопление радиоактивных осадков в конце девонского времени в разных районах мира свидетельствует о том, что радиоактивные эпохи проявились глобально.

Другой пример кризисного биособытия - во время накопления позднеюрских осадков с аномально высокой концентрацией урана и планктонного органического вещества. Оно проявилось в Западной Сибири на пространстве около 1 млн кв. км, в восточной части Русской платформы, в Карском, Баренцевом и Северном морях вплоть до Англии, в некоторых районах Западной Европы, в Южной Атлантике.

В Западной Сибири это позднеюрская баженовс-кая свита. Наличие в ней хотя и сравнительно редкой и однообразной бентосной фауны позволяет считать, что кислородный режим в баженовском море был нормальным. Огромная биопродукция фитопланктона определила накопление в осадках 10-20% органического вещества, обогащенного ураном. Простейшие водоросли, дававшие эту биопродукцию, имеют округлую форму без какой-либо скульптуры, размер их до 20 мкм.

Аммониты (рис. 11) характеризуются быстрой сменой форм на уровне рода. В начале радиоактивной эпохи появляется семь новых родов аммонитов, но они почти сразу вымирают. На пике уранонакопления появляются еще два новых рода, но сразу же вымирают. По окончании радиоактивной эпохи появляется еще несколько новых родов аммонитов.

У фораминифер из 26 родов, существовавших до начала радиоактивной эпохи, на пике уранонакопления остается всего шесть. В начале, в разгаре и во время окончания эпохи уранонакопления появляются и тут же вымирают пять короткоживущих родов.

О том, что радиоактивность среды повышалась не только в морском бассейне, но и на прилегающей к нему суше, свидетельствует значительное обеднение комплекса спор и пыльцы наземных растений.

На Волге удалось произвести послойное изучение осадков позднеюрской эпохи (рис. 12). Накопление глинистых осадков и богатых органическим веществом сланцев (до 30-34%) с высокой концентрацией урана происходило в конце юрского периода (волжский век) до начала мелового периода. До начала радиоактивной эпохи комплекс аммонитов был представлен девятью родами, пять из которых мгновенно вымерли, как только возросла интенсивность уранонакопления, остальные четыре вымерли позже, синхронно с одним из наиболее мощных пиков уранонакопления. Конечная стадия эпохи уранонакопления характеризуется быстрым появлением и столь же быстрым вымиранием 19 родов аммонитов. И только один род аммонитов, появившийся в конце радиоактивной эпохи, перешел

Рис. 12. Зависимость смены фауны аммонитов и фораминифер в верхнеюрских отложениях от интенсивности накопления урана.

в меловые отложения, формировавшиеся уже при низкой радиоактивности среды.

Изменения бентосной фауны фораминифер начались несколько раньше, чем пелагической фауны аммонитов, в конце ранневолжского времени. Видимо, повышение концентрации урана на дне бассейна начало ощущаться раньше, чем в поверхностных водах. Существовавшие пять видов фораминифер одновременно вымерли на границе нижнего и среднего отделов волжского яруса. Однако в это же время появилось семь новых видов. Они были широко распространены до проявления первого пика уранонакопления, а затем периодически то появлялись, то полностью исчезали во время накопления слоев горючих сланцев с высокой концентрацией урана. Все они вымерли одновременно с аммонитами на одном из наиболее мощных пиков уранонакопления. Конец радиоактивной эпохи, как и у аммонитов, характеризуется быстрым появлением и быстрым вымиранием 10 новых видов фораминифер. Более подробные сведения можно найти в .

Примерно так же происходили биосферные события и во время проявления других эпох интенсивного накопления урана и высокой радиоактивности среды. Значительно возрастала изменчивость фауны и флоры, реализовавшаяся как в вымирании ранее существовавших видов, так и в появлении новых видов организмов.

В эти эпохи испытывали интенсивную изменчивость не только ранее существовавшие группы организмов, но неоднократно появлялись принципиально новые типы растений и животных. Например, зигоптерие-вые, ботриоптериевые, мараттиевые и каламитовые

папоротники впервые появились в радиоактивную эпоху в конце позднего девона. Чекановскиевые и гинкговые растения впервые появились в радиоактивную эпоху на границе карбона и перми. Трилобиты, как и другая скелетная фауна, впервые внезапно появились в радиоактивную эпоху на границе венда и кембрия. Хрящевые и костные рыбы впервые появились в радиоактивную эпоху в конце силура - начале девона, а амфибии - в позднеюрскую радиоактивную эпоху.

Первые наземные четвероногие животные Chtyostega найдены в отложениях радиоактивной эпохи на границе девона и карбона. Они занимают промежуточное положение между кистеперыми рыбами группы ренидистий и лабиринтодонтами. Обладают хвостовым плавником и конечностями настоящих четвероногих животных, возникшими, вероятно, в результате крупных мутаций за счет значительного изменения плавников.

В следующую радиоактивную эпоху на границе перми и триаса четвероногие рептилии дают начало первым летающим животным - птерозаврам. Их единственное отличие от обычных рептилий заключается только в том, что крайние четвертые пальцы их передних конечностей («мизинцы») при том же количестве фаланг приобрели размер вдвое больше длины тела животного, а свисающие с них кожные перепонки образовали крылья.

В осадках позднеюрской радиоактивной эпохи найдены первые архаичные птицы. От маленьких динозавров они почти не отличались, кроме сильно изменившихся передних конечностей и перьев вместо роговых пластин.

Третья успешная попытка летать, на этот раз у млекопитающих, состоялась в эоценовую эпоху радиоактивности. Скелет летучей мыши от обычного насекомоядного млекопитающего отличается, в основном, только тем, что четыре пальца ее передних конечностей при нормальном количестве фаланг в результате мутации стали аномально длинными, достигающими длины тела животного, а кожа между ними образовала «крыло».

Другая типичная форма мутаций, особенно сильная у конечностей при значительной их редукции, обусловила возникновение у рептилий и млекопитающих «возвратных» рыбообразных форм: в конце поздне-пермской радиоактивной эпохи - ихтиозавров, а в эо-ценовую радиоактивную эпоху - древних китов.

После окончания позднеюрской радиоактивной эпохи появились первые змеи, самая молодая, но в то же время самая деградировавшая группа рептилий. От исходных рептилий они отличаются удлинением тела (число позвонков до нескольких сотен), редукцией конечностей, утратой одного легкого, отсутствием наружного уха и барабанной перепонки, глазами с фиксированным прозрачным веком.

В некоторые радиоактивные эпохи появлялись и прямо-таки «невероятные» мутации, приводившие к возникновению организмов совершенно абсурдного строения. Примеры их можно найти в работах Л.Б. Яошег .

Заключение

Рассмотренные материалы позволяют заключить, что историю Земли и ее биосферы следует рассматривать не только по выделенным на эмпирической основе геологическим периодам, а с учетом естественных галактических периодов. Долговременные периоды (216-217 млн

лет) - галактические годы - соответствуют по времени оборотам Солнца вместе с Землей вокруг центра Галактики. Как было показано, они определяют последовательную смену галактических климатических сезонов. Многие крупные группы растений и животных биосферы достигали максимального расцвета в теплые летние сезоны галактических лет, а в зимние - разнообразие и распространенность многих из них достигала критического минимума, многие полностью вымирали.

В летние галактические периоды, несомненно, возрастала и биопродуктивность биосферы, о чем свидетельствует образование преобладающей части мировых запасов угля и нефти (> 80%) на этих временных отрезках.

На фоне долговременной периодичности проявлялась и более кратковременная периодичность не менее важных биосферных событий, также обусловленных влиянием на Землю и ее биосферу изменявшихся космических условий.

В течение каждого галактического года проявлялось семь таких событий, разделяющих его на семь 30-32-мил-лионолетних этапов («месяцев») - 31 млн лет х 7 = 217 млн лет - и составляющих галактический год.

После публикации L.M. Alvares о массовом вымирании фауны, в том числе и знаменитых динозавров, в конце мелового периода в результате удара о Землю и взрыва крупного астероида эта точка зрения на Западе стала популярной, именно ее и разделяют M.R. Rampino и R.B. Stoters .

Проведенные мною исследования свидетельствуют, что проявление этих биосферных кризисов с периодичностью около 30 млн лет происходило значительно более сложно и не мгновенно, а на протяжении нескольких миллионов лет. К тому же во время их проявления происходило не только интенсивное вымирание фауны и флоры, но и быстрое появление многих новых видов организмов, в том числе и совершенно нового типа.

Конечно, ударом и взрывом космического тела можно объяснить вымирание фауны, но появление многих новых видов и принципиально новых типов животных и растений ударом и взрывом космического тела никак не объяснить, каким бы мощным он ни был.

Будущее покажет, кто прав, но в любом случае проявление этих, обусловленных космосом, периодических биосферных кризисов необходимо учитывать при анализе развития биосферы.

Рассмотренные явления заставляют задуматься и об общих концепциях развития органического мира Земли. Эволюция, вследствие мелкой случайной изменчивости организмов и естественного отбора по Дарвину, отражает только одну сторону процесса.

Периодическое проявление биосферных кризисов, во время которых происходило как интенсивное вымирание, так и интенсивное образование новых видов и даже принципиально новых типов организмов, заставляет вспомнить и о более ранней концепции развития органического мира с проявлением кратковременных революционных эпох, вызывавших смену фауны и флоры (Ж. Кювье, 1812 г.).

Биосфера существует на Земле 3,5 млрд лет, то есть 16 галактических лет, и пережила их прогрессивно эволюционируя, несмотря на существенные периодические изменения космических условий.

Что же касается человека, то если даже иметь в виду не

современный вид Homo sapiens, а его предшественника Homo habilis, он появился на Земле всего 3 млн лет назад, то есть прожил всего 0,01 долю последнего галактического года. На этом фоне он пока, несмотря на свой разум, представляется чем-то вроде мотылька-однодневки.

Сейчас человечество озабочено возможностью глобаль-

ного потепления на 1-2 °С в результате неумеренного сжигания им топлива. И это действительно серьезная проблема.

Но следует иметь в виду, что в далекой перспективе человечеству предстоит пережить, вследствие изменения климата и среды обитания под влиянием изменяющихся космических условий, еще более значительные трудности.

Литература

1. Ефимов АЛ, Заколдаев Ю.А., Шпитальная А.А.. Астрономическое обоснование абсолютной геохронологии // Проблемы исследования Вселенной. - М.-Л., 1985. - Вып. 10. - С. 185-201.

2. Мейен С.В. Составы палеоботаники. -М.: Недра, 1986.

3. Неручев С.Г. Уран и жизнь в истории Земли. Изд.1-е. Л.: Недра, 1986. 206 с.; изд. 2-е доп. СПб.: ВНИГРИ, 2007. 326 с.

4. Паренаго П.П. О гравитационном потенциале Галактики. 2 // Астрономический журнал. - 1952. - № 3. - С. 245-287.

5. Харленд УБ, Кокс АВ, Ллевеллин П.Г. и др. Шкала геологического времени. - М.: Мир, 1985. - 139 с.

6. Шленов А.Г. Микромир, Вселенная, Жизнь. Изд. 4-е. Кн. 3. - СПб., 2009. - 82 с.

7. Шпитальная А.А., Заколдаев Ю.А., Ефимов А.А. Проблема времени в геологии и звездной астрономии // Проблемы пространства и времени в современном естествознании. - СПб., 1991. - Вып. 15. - С. 95-106.

8. Alvares L.M. Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extension // Science, 1980. - Vol. 208. N 4. - P. 44-48.

9. Barron E.J. Pre-Pleistocene Climates: Data and Models // In Climate and Geo-Sciences. Kluwer Academic Publishes. London, 1989. - P. 179-207.

10. Conant L.C., Swanson V.E. Chattanooga Shale and Related Rocks of Central Tennessee and Nearby Areas // Geol. Surv., Prof. Paper. -1961. - Vol. 357 - P. 1-91.

11. Growley T.J. Paleoclimate perspectives on greenhouse // In Climate and Geo-Sciences. Kluwer Academic Publishes. - London, 1989.

12. Hass W.H. Age and correlation of the Chattanooga Shale and the Mayry Formation // U.S. Geol. Surv., Prof. Paper. - 1956. - Vol. 286. - 47 p.

13. J. Kriest Plate-Tectonic Atlas, Shell. -Exploration Bulletin. - 1991, 285. - N 5.

14. Rampino M.R., Stoters R.B. Terrestrial mass extinction, cometary impacts and the Sun"s motion perpendicular to the galactic plane // Nature. - 1984. - Vol. 308. - P. 607-616.

15. Romer A.S. Vertebrate paleontology. -Chicago; London, 1966. - 687 p.

Рассматривая вопрос о происхождении жизни на Земле, мы кратко упомянули о биосфере, живом веществе и его биогеохимических функциях, открытых В.И. Вернадским. Настоящая тема предполагает более обстоятельное изучение этих вопросов.

На протяжении многих сотен человеческих поколений взаимодействие человека с окружающей средой заметных изменений в биосфере не вызывало, но все это время шло накопление знаний и сил. Постепенно, используя свое интеллектуальное превосходство над остальными представителями животного мира, человек охватил своей деятельностью всю верхнюю оболочку планеты - всю биосферу. Эта деятельность привела к приручению животных, к выведению культурных растений. Человек стал менять окружающий его мир и создавать для себя новую, не существовавшую никогда на планете живую природу.

Под влиянием человеческого труда с момента появления человечества начался и в нарастающем темпе продолжает происходить процесс видоизменения биосферы и ее переход в новое качественное состояние. Естествознанию известны более ранние переходы биосферы в качественно новые состояния, сопровождавшиеся почти полной ее перестройкой. Но данный переход представляет собой нечто особенное, ни с чем не сравнимое явление.

В системе современного научного мировоззрения понятие биосферы занимает ключевое место во многих науках. Разработка учения о биосфере неразрывно связана с именем В.И. Вернадского, хотя и имеет довольно длинную предысторию, начавшуюся с книги Ж.-Б. Ламарка «Гидрогеология» (1802), в которой содержится одно из первых обоснований идеи о влиянии живых организмов на геологические процессы. Затем был грандиозный многотомный труд А. Гумбольдта «Космос» (первая книга вышла в 1845 году), в котором было собрано множество фактов, подтверждающих тезис о взаимодействии живых организмов с теми земными оболочками, в которые они проникают. Сам термин «биосфера» был впервые введен в науку немецким геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом, подразумевавшим под ней самостоятельную, пересекающуюся с другими сферу, в которой на Земле существует жизнь. Он дал определение биосферы как совокупности организмов, ограниченной в пространстве и времени и обитающей на поверхности Земли.

Но о геологической роли биосферы, о ее зависимости от планетарных факторов Земли пока не было сказано ничего. Впервые идею о геологических функциях живого вещества, представление о совокупности всего органического мира в виде единого нераздельного целого высказал В.И. Вернадский. Его концепция складывалась постепенно, от первой студенческой работы «Об изменении почвы степей грызунами» (1884) к «Живому веществу» (рукопись рубежа 20-х годов), «Биосфере» (1926), «Биогеохимическим очеркам» (1940), а также «Химическому строению биосферы Земли» и «Философским мыслям натуралиста», над которыми он работал в последние десятилетия своей жизни - теоретический итог творчества ученого и мыслителя.

Введя понятие живого вещества как совокупности всех живых организмов планеты, в том числе и человека, Вернадский тем самым вышел на качественно новый уровень анализа жизни и живого - биосферный. Это дало возможность понимать жизнь как могучую геологическую силу на шей планеты, действенно формирующую сам облик Земли. В функциональном плане живое вещество становилось тем звеном, которое соединяло историю химических элементов с эволюцией биосферы. Введение этого понятия также позволяло поставить и решить вопрос о механизмах геологической активности живого вещества, источниках энергии для этого.

Геологическая роль живого вещества основана на его геохимических функциях, которые современная наука классифицирует по пяти категориям: энергетическая, концентрационная, деструктивная, средообразующая, транспортная. Они основаны на том, что живые организмы своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом, непрерывной сменой поколений порождают грандиознейшее планетное явление -миграцию химических элементов в биосфере. Это предопределило решающую роль живого вещества и биосферы в становлении современного облика Земли - ее атмосферы, гидросферы, литосферы.

Такие грандиозные преобразования геосферы требуют гигантских затрат энергии. Источником ее является биогеохимическая энергия живого вещества биосферы, открытая Вернадским.

Биосфера - это живое вещество планеты и преобразованное им косное вещество (образованное без участия жизни). Таким образом, это не биологическое, геологическое или географическое понятие. Это фундаментальное понятие биогеохимии, один из основных структурных компонентов организованности нашей планеты и околоземного космического пространства, сфера, в которой осуществляются биоэнергетические процессы и обмен веществ вследствие деятельности жизни.

Пленка биосферы, окутывающая Землю, очень тонкая. Сегодня принято считать, что в атмосфере микробная жизнь имеет место примерно до высоты 20 - 22 км над земной поверхностью, а наличие жизни в глубоких океанических впадинах опускает эту границу до 8 - 11 км ниже уровня моря. Углубление жизни в земную кору много меньше, и микроорганизмы обнаружены при глубинном бурении и в пластовых водах не глубже 2 - 3 км. Но эта тончайшая пленка покрывает абсолютно всю Землю, не оставляя ни одного места на нашей планете (включая пустыни и ледяные пространства Арктики и Антарктики), где бы не было жизни. Разумеется, количество живого вещества в разных областях биосферы различно. Самое большое его количество расположено в верхних слоях литосферы (почва), гидросферы и нижних слоях атмосферы. По мере углубления в земную кору, океан, выше в атмосферу - количество живого вещества уменьшается, но нет резкой границы между биосферой и окружающими ее земными оболочками. И прежде всего нет такой границы в атмосфере, которая делала бы биосферу закрытой для всех космических излучений, а также энергии Солнца. Таким образом, биосфера открыта космосу, купается в потоках космической энергии. Перерабатывая эту энергию, живое вещество преобразует нашу планету. Само образование биосферы, в том числе и происхождение жизни на Земле, является результатом действия этих космических сил, важнейшего фактора функционирования биосферы.

Космические излучения и прежде всего энергия Солнца оказывают постоянное действие на все явления на Земле. Основатель гелиобиологии А.Л. Чижевский особенно много занимался изучением солнечно-земных связей. Он отмечал, что самые разнообразные и разнохарактерные явления на Земле -и химические превращения земной коры, и динамика самой планеты и составляющих ее частей, атмо-, гидро- и литосферы,- протекают под непосредственным воздействием Солнца. Солнце является основным (наряду с космическим излучением и энергией радиоактивного распада в недрах Земли) источником энергии, причиной всего на Земле - от легкого ветерка и произрастания растений до смерчей и ураганов и умственной деятельности человека.

Связь между циклами солнечной активности и процессами в биосфере была замечена еще в XVIII веке. Тогда английский астроном В. Гершель обратил внимание на связь между урожаями пшеницы и числом солнечных пятен. В конце XIX века профессор Одесского университета Ф.Н. Шведов, изучая срез ствола столетней акации, обнаружил, что толщина годичных колец изменяется каждые 11 лет, как бы повторяя цикличность солнечной активности.

Обобщив опыт предшественников, А.Л. Чижевский подвел под эти эмпирические данные твердую научную базу. Он считал, что Солнце диктует ритм большинства биологических процессов на Земле; когда на нем образуется много пятен, появляются хромосферные вспышки и усиливается яркость короны, на нашей планете разражаются эпидемии, усиливается рост деревьев, особенно сильно размножаются вредители сельского хозяйства и микроорганизмы - возбудители различных болезней.

Особый интерес представляет утверждение Чижевского, что Солнце существенно влияет не только на биологические, но и на социальные процессы на Земле. Социальные конфликты (войны, бунты, революции), по убеждению Чижевского, во многом предопределяются поведением и активностью нашего светила. По его подсчетам, во время минимальной солнечной активности происходит минимум массовых активных социальных проявлений в обществе (примерно 5\%). Во время же пика активности Солнца их число достигает 60\%. Эти выводы Чижевского лишь подтверждают неразрывное единство человека и космоса, указывают на их тесное взаимовлияние.

ЧЕЛОВЕК И КОСМОС

Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты, в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли в основном определяет климат на планете, а последний в свою очередь -жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете.

Сегодня основная масса ученых едина во мнении, что человек и человечество составляют часть живого вещества нашей планеты. Это означает, что люди также подвержены действию космических энергий и солнечной радиации. Так, человеческий организм, так же как организмы других животных, подстраивается под ритмы биогеосферы, прежде всего суточные (циркадные) и сезонные, связанные со сменой времен года.

Обмен веществ у человека протекает в наследуемом из поколения в поколение циркадном ритме. В настоящее время считается, что около сорока процессов в человеческом организме подчинено строгому циркадному ритму. Например, еще в 1931 году была установлена цикличность в функционировании печени человека. У людей, ведущих нормальный образ жизни и питающихся три раза в день, в первую половину дня печень выделяет наибольшее количество желчи, которая необходима для переваривания жиров и белков, расходуя запасенный ею гликоген и превращая его в простые разновидности сахара. Она отдает воду, образуя много мочевины, и накапливает жиры. Во второй половине дня печень начинает усваивать сахара, накапливая гликоген и воду. Объем ее клеток увеличивается в три раза.

На протяжении суток циклично колеблется содержание гемоглобина в крови, максимум его приходится на 11 - 13 часов, а минимум - на 16 - 18. Суточным колебаниям подвержено содержание в крови калия, магния, натрия, кальция, железа. Ночью повышается количество солей магния, а в мозговой жидкости - количество солей калия. Оба эти соединения гасят нервно-мышечную возбудимость. По суточному графику работает и вегетативная нервная система. Статистика утверждает, что даже рождение и смерть чаще случаются в темную часть суток, около полуночи.

Вся живая природа чутко реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивность солнечного излучения - весной покрываются листвой деревья, осенью листва опадает, затухают обменные процессы, многие животные впадают в спячку и т.д. Человек не является исключением. На протяжении года у него меняется интенсивность обмена, состав клеток тканей, причем эти колебания различны в разных климатических поясах. Так, в южных районах (Сочи) содержание гемоглобина и количество эритроцитов, а также максимальное и минимальное давление крови в холодный период возрастают на 20 процентов по сравнению с теплым временем.

В условиях Севера наибольший процент гемоглобина найден у большинства обследованных жителей в летние месяцы, а наименьший - зимой и в начале весны.

Циклы солнечной активности также оказывают свое влияние на жизнедеятельность человека. Так, обработав, материал по вспышкам возвратного тифа в Европейской России с 1883 по 1917 год, а также данные по холере в России с 1823 по 1923 год и данные по активности Солнца, Чижевский пришел к выводу, что эти земные явления наступают синхронно с изменениями, происходящими в разных солнечных сферах. На основании построенных им графиков он еще в 1930-х годах предсказал, что в 1960 - 1962 годах произойдет эпидемическая вспышка холеры, что действительно произошло в странах Юго-Восточной Азии.

То, что состояние солнечной активности небезразлично для жизни на Земле, показывает и увеличение числа случаев заражения чесоткой в 1968 году и неожиданно подскочившее число заболеваний клещевым энцефалитом и туляремией на вершине максимума векового цикла солнечной активности в 1957 году (несмотря на проводившуюся, как и в прошлые годы, вакцинацию населения). Здесь мы обнаруживаем явную взаимосвязь человека с растительным и животным миром, в котором все жизненные циклы: заболевания, массовые перекочевки, периоды бурного размножения млекопитающих, насекомых, вирусов - протекают синхронно с одиннадцатилетними циклами солнечной активности, как и чередование грозовой и спокойной летней погоды, большего и меньшего производства растительной массы и т.д.

Гематологи пришли к выводу, что в годы максимума солнечной активности норма свертывания крови у здоровых людей увеличивается вдвое, а так как компенсаторная деятельность, в частности способность крови не свертываться, у сердечно-сосудистых больных угнетена, то при увеличении солнечных пятен учащаются инфаркты, инсульты.

Приведенные факты позволяют нам говорить о влиянии космоса на физиологические процессы в отдельном человеческом организме. Но ведь одновременно человек является частью человечества, общественного организма, который также подвержен влиянию солнечной активности. Чижевский попытался установить взаимосвязь одиннадцатилетних солнечных циклов с насыщенностью историческими событиями разных периодов человеческой истории. В результате своего анализа он сделал вывод, что максимум общественной активности совпадает с максимумом солнечной активности. Средние точки течения цикла дают максимум массовой деятельности человечества, выражающийся в революциях, восстаниях, войнах, походах, переселениях, являются началами новых исторических эпох в истории человечества. В крайних точках течения цикла напряжение общечеловеческой деятельности военного или политического характера понижается до минимального предела, уступая место созидательной деятельности и сопровождаясь всеобщим упадком политического и военного энтузиазма, миром и спокойной творческой работой в области государственного строительства, науки и искусства.

Эти идеи о связи космоса, человека и биосферы, представленные концепциями Вернадского и Чижевского, легли в основу популярной сегодня гипотезы Л.Н. Гумилева о пассионарном толчке, рождающем к жизни новые этносы. Ключевым понятием концепции этногенеза Гумилева является понятие пассионарности, которое он определяет как повышенное стремление к действию. Появление этого признака у отдельного человека является мутацией, затрагивающей энергетические механизмы человеческого тела. Пассионарий (носитель пассионарности) становится способным воспринять из окружающей среды энергии больше, чем необходимо для его нормальной жизнедеятельности. Избыток же полученной энергии направляется им в любую область человеческой деятельности, выбор которой определяется конкретными историческими условиями и склонностями самого человека. Пассионарий может стать великим завоевателем (Александр Македонский, Наполеон и т.д.) или путешественником (Марко Поло, А. Пржевальский и т.д.), великим ученым (А. Эйнштейн, И. Гете и т.д.) или религиозным деятелем (Будда, Христос). Появление свойства пассионарности инициируется каким-то специфическим редким космическим излучением (пассионарные толчки происходят 2-3 раза за тысячелетие). Носители пассионарности появляются в зоне следа от этого излучения - полосы шириной 200 - 300 км, но длиной до половины окружности планеты. Если в зоне этого излучения окажутся несколько народов, живущих в разных ландшафтах, они могут стать зародышем нового этноса. Смена этносов и есть процесс всемирной истории, причина прогрессивных перемен в ней.

КОСМИЗАЦИЯ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ И ФИЛОСОФИИ

Постепенно представления о связи биосферы и космоса, человека и космоса, общества и космоса вошли в научный оборот, став важной частью современного научного мировоззрения, характерной чертой современной культуры. Эти взгляды принято называть космизмом, а сам процесс формирования такого мировоззрения - космизацией науки и философии. Признаком космического мировоззрения считается внедрение в массовое сознание вышеизложенных идей о связи Земли и космоса, осознание этой зависимости и переход от антропоцентризма к биосфероцентризму, ставящему интересы человека и человечества в зависимость от потребностей всей планеты и всего живого на ней.

Сегодня уходит в прошлое изучение Земли отдельными науками, никак не связанными между собой, этот подход заменяется изучением нашей планеты с глобальных позиций, дающих возможность осмыслить Землю как целое, как часть космоса, находящуюся во взаимосвязи и взаимозависимости с единым целым космических пространств.

Частью нового космического мировоззрения является расширение предмета многих старых классических наук, их вывод за рамки изучения чисто земных явлений и процессов, появление космического аспекта в их исследованиях (астрохимия, экзобиология, радиационная генетика и т.д.). В связи с выходом человека в космос, как ответ на теоретические и практические проблемы этого шага появилась космонавтика. Вместе с этим люди все больше и больше ставят себе на службу природные силы космического порядка (например, использование ядерной энергии).

Новое мировоззрение требует введения новой системы ценностей, нового решения «вечных» человеческих вопросов о смысле жизни, смерти и бессмертии, добре и зле, которые должны быть ориентированы на осознание человеком космической значимости его деятельности.

Особенно активно формирование нового мировоззрения идет в последние десятилетия, хотя первые идеи космизма возникли на заре человеческой истории. Ведь космизм никогда не был только философской или естественнонаучной школой, нельзя считать его и художественным направлением. Его можно определить как своеобразную направленность мышления, умонастроение, в атмосфере которого формировались новые подходы к выработке целостной концепции мироздания, представления об органическом единстве всего мира и его теснейшей связи со Вселенной, с космосом. Понимаемый таким образом космизм был изначально присущ культурному самосознанию человечества - мифологическое сознание наших предков полностью основывалось на парадигме космизма. Об этом свидетельствуют их интуитивные представления о тесной связи мира и человека, оживотворение мира, а также попытки обнаружить за грозными природными стихиями некие всеобщие законы, гармонизирующие эти отношения, что отразилось в космологических мифах разных народов. Затем была платоновская картина мира на основе признания первичности мира идей, имманентного материальному бытию. Периодически космизм также оживал в христианизированном платонизме, в натурфилософских разработках Возрождения.

Серьезнейший кризис космизм пережил в Новое время в связи с развитием науки, схематизировавшей реальность и предавшей забвению идеи целостного знания. И, хотя в естествознании Нового времени периодически возрождались идеи единства мира, человека и космоса (Д. Бруно, Г. Галилей, Н. Коперник и др.), они не могли переломить господствующих тенденций развития европейской науки, ее стремления к строгому рационализму и аналитизму.

Лишь во второй половине XIX века европейская наука и философия демонстрируют тенденции к синтезу знания, хотя и воспринимаемые европейской культурой с большим трудом.

Совершенно в иной ситуации была Россия во второй половине XIX века. Наша страна была избавлена от груза идей, господствовавших в Европе. Ведь и русская наука, родившаяся в XVIII в., и русская философия, существующая с XI века (подлинный расцвет их начинается со второй половины XIX века), основывались на глубинных архетипах русского сознания, среди которых был и космизм. Это связано с тем, что в России языческое целостное мироощущение не было уничтожено христианством. Более того, русское православие также представляло космос как живой организм, находящийся в непрестанном взаимодействии с Творцом, говорило о важной роли человека в этом взаимодействии.

Эти идеи, подспудно хранившиеся в русском сознании, соединились с осознанием кризиса научного мировоззрения в конце XIX - начале XX века и дали миру феномен русского космизма - характерной черты русской культуры второй половины XIX века - первой половины XX века. Мы не можем говорить о космизме как о чисто русском явлении, но если в Европе он был связан с отдельными яркими мыслителями и едва намечавшимися тенденциями в развитии мысли, то в России он стал целым пластом культуры, представленным в творчестве замечательной плеяды ученых, философов и художников. Идеи космизма в России нашли свое выражение в творчестве В. В. Докучаева, В. И. Вернадского, К. Э. Циолковского, А. Л. Чижевского, Л. Н. Гумилева, Н. Г. Холодного, С. П. Королева, Н. А. Морозова, Н. Ф. Федорова, В. С. Соловьева, А. Белого, А. В. Сухово-Кобылина и др.

Особый интерес сегодня вызывают идеи Н. Ф. Федорова, который одним из первых создал свою концепцию космизма. Он считал, что рост народонаселения на Земле, который он связывал с необходимостью воскрешения всех ранее живших людей, приведет к освоению других планет, на которых они будут расселены. В связи с этим он предлагал свой вариант перемещения людей в космическом пространстве. Для этого, по его мнению, нужно будет овладеть электромагнитной энергией земного шара, что позволит регулировать его движение в мировом пространстве и превратит Землю в подобие космического корабля. В перспективе человек, по предположению Федорова, объединит все миры и станет «планетоводом».

Идеи Федорова о расселении людей на другие планеты поддерживал его ученик, один из основателей ракетостроения и теории космических полетов К.Э. Циолковский. На основании своей идеи о всеобщности жизни, всегда и везде существующей посредством перемещающихся и вечно живых атомов, Циолковский построил свою «космическую философию».

Он полагал, что жизнь и разум на земле не являются единственными во Вселенной. Целый ряд планет также обладает разумным, органическим, чувствующим миром. Но наша планета значительно моложе многих других планет, поэтому жизнь на Земле менее совершенна, чем на этих планетах. Следовательно, космическое пространство заселено разумными существами различного уровня развития. Во Вселенной есть планеты, которые по развитию разума и могущества достигли высшей степени и опередили другие. Эти «совершенные» планеты обладают моральным правом регулировать жизнь на других, пока более примитивных планетах.

Циолковский полагал, что нашей планете во Вселенной принадлежит особая роль. Земля относится к категории молодых планет, «подающих надежды». Лишь небольшому числу таких планет будет дано право на самостоятельное развитие. К их числу относится и Земля. В эволюции планет постепенно будет образован союз всех разумных высших существ космоса. Задача Земли в этом союзе - внести свой вклад в совершенствование космоса. Для этого землянам необходимо приступить к космическим полетам и начать расселяться на других планетах Вселенной. В этом и состоит основная идея его «космической философии»: переселение с Земли и заселение Космоса.

В трудах этих и других мыслителей обосновывалась зависимость космоса и разума, доказывалась необходимость объединения людей не на основе социально-политических или идеологических теорий, а на базе идей экологического порядка. Но главным результатом их деятельности стало создание такой культурной ситуации, в которой стала возможна смена парадигм в науке, перестройка научно-познавательных установок ученого, имеющего дело отныне не с природой в ее первозданной чистоте, а с природой, измененной деятельностью человека. В этом заключается новое понимание места и роли человека в мире. Отныне он стал пониматься как вершина развития материи на Земле, в Солнечной системе, а может быть, и во Вселенной. Он становится силой, способной в перспективе осваивать и преобразовывать природу в космических масштабах. Итогом этих размышлений о роли человека стало формулирование антропного принципа в современной науке.

АНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП

Идеи космизма постепенно поставили ученых перед вопросом: почему наша Вселенная такова, какая она есть? Более строго этот вопрос звучит так: почему физические постоянные (универсальные: Планка, скорость света, а также такие константы, как гравитационная постоянная, заряд электрона и протона) имеют такие, а не иные значения, и что случилось бы со Вселенной, если бы эти значения оказались другими? Правомерность этого вопроса определяется тем, что численные значения физических постоянных теоретически никак не обоснованы, они получены экспериментально и независимо друг от друга.

Неопределенная ситуация с физическими постоянными вызвала желание проверить, какими окажутся для Вселенной последствия изменения значений отдельных физических постоянных или целой их группы. Проведенный анализ привел к ошеломляющему выводу. Оказалось, что достаточно совсем небольших, в пределах 10-30 процентов отклонений значений постоянных в ту или другую сторону - и наша Вселенная окажется настолько упрощенной системой, что ни о каком ее направленном развитии не сможет быть и речи. Не смогут существовать основные устойчивые состояния - ядра, атомы, звезды и галактики.

Например, увеличение постоянной Планка более чем на 15 процентов лишает протон возможности объединяться с нейтроном, то есть делает невозможным протекание нуклеосинтеза. Тот же результат получается, если увеличить массу протона на 30 процентов. Изменение значений этих физических постоянных в меньшую сторону открыло бы возможность образования устойчивого ядра гелия, следствием чего явилось бы выгорание всего водорода на ранних стадиях расширения Вселенной. Приходится признать, что существуют очень узкие «ворота» подходящих значений физических постоянных, в границах которых возможно существование знакомой нам Вселенной.

Но на этом не заканчиваются «случайные» совпадения. Напомним о тех из них, с которыми мы уже встречались, говоря об эволюции Вселенной. Небольшая асимметрия между веществом и антивеществом позволила на ранней стадии образоваться барионной Вселенной, без чего она выродилась бы в фотоннолептонную пустыню; благодаря остановке первичного нуклеосинтеза на стадии образования ядер гелия смогла возникнуть водородно-гелиевая Вселенная; наличие у ядра углерода возбужденного электронного уровня с энергией, почти точно равной суммарной энергии трех ядер гелия, открыло возможность для протекания звездного нуклеосинтеза, в ходе которого образовались все элементы таблицы Менделеева, более тяжелые, чем водород и гелий; расположение энергетических уровней у ядра кислорода опять же случайно оказалось таким, что не позволяет в процессах звездного нуклеосинтеза превратиться всем ядрам углерода в кислород, а ведь углерод - это основа органической химии и, следовательно, жизни. Совокупность многочисленных случайностей такого рода метко названа П. Девисом «тонкой подстройкой» Вселенной.

Таким образом, наука столкнулась с большой группой фактов, раздельное рассмотрение которых создает впечатление необъяснимых случайных совпадений, граничащих с чудом. Вероятность каждого подобного совпадения очень мала, а уж их совместное существование и вовсе невероятно. Тогда вполне обоснованной представляется постановка вопроса о существовании пока не познанных закономерностей, которые способны организовать Вселенную определенным образом и со следствиями которых мы столкнулись.

Итак, наличие «тонкой подстройки», определенных физических законов, свойства элементов и характер взаимодействий между ними определяют устройство нашей Вселенной. В ходе ее развития появляются структурные элементы нарастающей сложности, а на одном из этапов развития появляется «наблюдатель», способный обнаружить существование «тонкой подстройки» и задуматься о породивших ее причинах.

У наблюдателя, обладающего нашей системой восприятия мира и нашей логикой, неизбежно возникнет вопрос: случайна ли обнаруженная им «тонкая подстройка» Вселенной или она предопределена каким-то глобальным процессом самоорганизации? А это означает, что всплывает старая проблема, волновавшая человечество на протяжении всей его сознательной истории: занимаем ли мы особое место в этом мире или же это положение является результатом случайного развития. Признание «тонкой подстройки» закономерным природным явлением приводит к заключению, что с самого начала во Вселенной потенциально заложено появление «наблюдателя» на определенном этапе ее развития. Принятие такого вывода равносильно признанию существования у природы определенных целей.

В этой ситуации был выдвинут и в настоящее время широко обсуждается антропный принцип. В 70-е годы в двух вариантах его сформулировал английский ученый Картер. Первый из них получил наименование слабого антропного принципа: «То, что мы предполагаем наблюдать, должно удовлетворять условиям, необходимым для присутствия человека в качестве наблюдателя». Второй вариант назван сильным антропным принципом: «Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некоторой стадии эволюции мог существовать наблюдатель».

Слабый антропный принцип интерпретируется так, что в ходе эволюции Вселенной могли существовать самые разные условия, но человек-наблюдатель видит мир только на том этапе, на котором реализовались условия, необходимые для его существования. В частности, для появления человека понадобилось, чтобы в ходе расширения вещества Вселенная прошла все те стадии, о которых говорилось выше. Понятно, что человек не мог наблюдать их, так как физические условия тогда не обеспечивали его появления. Но, с другой стороны, все эти стадии могли протекать только в мире, где существовала «тонкая подстройка». Поэтому сам факт появления человека уже предопределяет то, что он должен увидеть: и современную Вселенную, и наличие в ней «тонкой подстройки». Короче говоря, раз человек есть, то он увидит вполне определенным образом устроенный мир, ибо ничего другого ему увидеть не дано.

Более серьезное содержание заложено в сильном антропном принципе. По существу, речь идет о случайном или закономерном происхождении «тонкой подстройки» Вселенной. Признание закономерного устройства Вселенной влечет за собой признание принципа, организующего ее. Если же считать «тонкую подстройку» случайной, то приходится постулировать множественное рождение вселенных, в каждой из которых случайным образом реализуются случайные значения физических постоянных, физические законы и т.п. В какой-то из них случайно возникнет «тонкая подстройка», обеспечивающая появление на определенном этапе развития наблюдателя, и он увидит вполне благоустроенный мир, о случайном возникновении которого первоначально не будет подозревать. Правда, вероятность этого очень мала.

Если же мы признаем «тонкую подстройку» изначально заложенной во Вселенной, то линия ее последующего развития предопределена, а появление наблюдателя на соответствующем этапе неизбежно. Из этого следует, что в родившейся Вселенной потенциально было заложено ее будущее, а процесс развития приобретает целенаправленный характер. Появление разума не только заранее «запланировано», но и имеет определенное предназначение, которое проявит себя в последующем процессе развития.

Пока мы еще слишком мало знаем о Вселенной, ведь земная жизнь - это только малая часть гигантского целого. Но мы имеем право строить любые догадки, если они не противоречат познанным законам природы. И вполне возможно, что если человечество продолжит свое существование, если его способность познавать себя и окружающий мир сохранится, то одной из главных задач будущего научного поиска человечества станет осознание своего предназначения во Вселенной.

План семинарского занятия (2 часа)

1. Биосфера и живое вещество: определения, функции и роль в геологических процессах.

2. Влияние космоса на биосферные процессы и человеческую жизнь.

3. Антропный принцип в современной науке и философии.

Темы докладов и рефератов

1. А.Л.Чижевский о влиянии Солнца на природные и общественные явления.

2. В.И.Вернадский о биосфере и живом веществе.

3. Русский космизм как явление культуры.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев В.П. Становление человечества. М., 1984.

2. Будько Н.П., Федоров В.М. Учение о биосфере, научная картина мира и глобальные проблемы современности//Вестн. МГУ. Сер. «Философия». 1988,№ 1.

3. Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. М., 1988.

4. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружение. М., 1987.

5. Гиренок Ф.И. Русские космисты. М., 1990.

6.Девис П. Случайная Вселенная. М., 1985.

7. Казначеев В.П. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере. Новосибирск, 1989.

8. Казначеев В.П. Учение о биосфере. М., 1985.

9. Кузнецов В.И.. Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М., 1996.

10. Леоноеич В.В. Философские вопросы медицины, биологии, социологии. Л., 1973.

11. Ровинский Р.Е. Развивающаяся Вселенная. М., 1996.

12. Урсул АД., Урсул Т.А. Эволюция, космос, человек. Кишинев, 1986.

13. Чижевский АЛ. Земное эхо солнечных бурь. М., 1973.

14. Чижевский А.Л. Физические факторы исторического процесса. Калуга, 1924 (репринт).

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Реферат на тему: «Космос и Биосфера Земли»

По дисциплине: «КОНЦЕПЦИЯ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

Выполнил: _________________

____________________________

Проверил:____________________

_____________________________

КЕМЕРОВО 2004г

1. КОСМОС И БИОСФЕРА ЗЕМЛИ

1.1. Общие фундаментальные принципы и законы......………..3стр

1.2Связь жизни на Земле с физическими условиями. Происхождение жизни…………………………………….…5стр

1.3. Влияние Солнца на экологические процессы Земли.……….8стр

1.4. Земля…………………………………….………………………9стр

1.5. Биосфера Земли………………………………………………...10стр

1.6… Причины и характер загрязнения биосферы…..…………13стр

Список используемой литературы……………..…………………17стр

1. КОСМОС И БИОСФЕРА ЗЕМЛИ.

1.1. Общие фундаментальные принципы и законы

Чтобы понять законы экологии и представить себе возможные последствия неудачного сосуществования человека с природой, необходимо понять, что такое жизнь, как она возникла, какова ее цель, есть ли общие принципы и законы Космоса, в частности, в отношении к жизни.

Несколько слов об общих принципах и законах мироздания. Физике известно большое число полей: акустические, аэродинами­ческие, гравитационные, ионные, радиационные, температурные, электромагнитные и т.д. Современные данные свидетельствуют о том, что все физические поля имеют единую электродинамическую природу. С более общих, естественнонаучных, позиций учения В.И. Вернадского можно говорить о единстве живой и неживой природы, о едином поле, связывающем в общее целое исключи­тельно мелкие объекты (микромир), чрезвычайно крупные (Все­ленную) и наиболее сложные (жизнь).

В микромире в роли фундаментальных частиц Мироздания выступают: «нейтрино», электрон, протон, а также биологическая клетка. В природе сохраняются и квантуются следующие величи­ны: энергия, импульс, угловой момент, электрический заряд, жизнь.

Для нас Вселенная в ранговой последовательности - это пла­неты Солнечной системы, звезды, рассеянные скопления, межга­лактическое пространство, галактики. Процессы в микромире измеряются секундами, процессы во Вселенной (например, эво­люция галактики) - десятками и сотнями миллиардов лет. Но физические процессы в этих системах одинаковы. Существуют три основополагающих принципа Вселенной Первый космологический принцип утверждает, что Вселенная пространственно однородна и изотропна.

Второй космологический принцип Джордано Бруно гласит: характеризующие Вселенную константы (например, радиус гра­витационного взаимодействия, средняя плотность вещества) не зависят от времени.

Третий принцип актуализма Лайеля утверждает, что законы природы не меняются с ходом времени.

Как определенный постулат следует рассматривать утвержде­ние: всякое взаимодействие имеет материальный носитель физи­ческих взаимодействий.

Другой фундаментальный принцип Мироздания - закон со­хранения энергии (первое начало термодинамики).

Как следствие второго закона термодинамики еще один важ­ный постулат: изолированных систем не существует.

Аналогию между взаимодействием в физическом мире и жи­вой природе (это деление условно, но, как увидим далее, принци­пиально) можно проследить на примере знаменитых экологиче­ских законов Б. Коммонера:

ничто не дается даром (принцип сохранения);

все должно куда-то деваться (принцип сохранения);

все связано со всем (отсутствие изолированных систем);

природа знает лучше (первенство природы).

В биологии наблюдается способность живых систем реагировать на изменения внешних и внутренних условий и динамически возоб­новлять структуру, электрохимический состав, свойства (явления гомеостаза). В масштабах пространства и времени существует рав­новесие между процессами прироста и убыли жизненных сил.

Знаменитый немецкий биолог Вирхов обосновал фундамен­тальное положение биологии: каждая клетка - из клетки. Про­странственная классификация в биологии - это деление живых существ на одноклеточные и многоклеточные организмы, каждая клетка появляется в результате деления материнской клетки на две. Для своей жизнедеятельности организмы используют вещество, энергию, информацию (как наследственную, так и получае­мую в течение их жизни).

Жизнь в самом упрощенном виде можно рассматривать как процесс воспроизводства частиц-клеток. Господствующим прин­ципом в биологии является принцип Пастера-Реди - живое от живого. Ни одна попытка «саморождения» биологической клетки не увенчалась успехом.

1.2. Связь жизни на Земле с физическими условиями. Происхождение жизни

Жизнь на Земле однотипна в том смысле, что генетический код любого организма, любого биологического вида состоит из сходных органических соединений. Несмотря на это сходство, жизнь на Земле удивительно разнообразна. Ученым известно се­годня около 2 млн биологических видов, из них 20% - растения, 80% - животные.

В живых системах осуществляется динамическое управление, связанное с процессами получения и использования информации об окружающей и внутренней среде, сохранения и передачи ин­формации. В этом принципиальное отличие живых систем от ки­бернетических аналогов. Первые обладают генетической инфор­мацией, дошедшей из бесконечного прошлого и обращенной в бесконечное будущее, рассчитанной на вечную жизнь в вечной Вселенной. Вторые не обладают ни извечной целью, ни генетиче­ской информацией. Жизнь таким образом нельзя ни понять, ни описать в рамках чисто физических представлений.

Но при универсальности генетического кода разнообразие жизни на Земле связано с разнообразием физических условий, в которых жизнь существует (температура, давление и др.). На многие процессы в живой природе действуют такие физические условия, как вращение Земли вокруг своей оси, обращение Зем­ли вокруг Солнца, циклы солнечной активности. Последнее от­крытие принадлежит нашему выдающемуся соотечественнику А.Л. Чижевскому: например, в XX в. максимумы солнечной ак­тивности наблюдались в 1905, 1917, 1928, 1937, 1989-1991 гг. Факторами изменчивости живых организмов являются мутации, вызванные радиацией, химическими и температурными воздей­ствиями на клетки, несущие генетическую информацию. Подав­ляющее большинство мутаций губительно действует на орга­низм.

Принято считать, что жизнь на Земле возникла в результате благоприятного стечения обстоятельств. Сегодня преобладает точка зрения, что жизнь - явление не земное, а космическое. Эту мысль еще в XVII в. высказал известный голландский ученый Христиан Гюйгенс: «Жизнь есть космическое явление, в чем-то резко отличное от косной материи». Говоря о космическом явле­нии, не надо думать (как это очень часто представлялось), что жизнь в виде зародышей занесена из Космоса. Вопрос значительно глубже. Возможно, что зародыши жизни, ее потенциал, ее носите­ли, возможности ее возникновения содержатся в некой субстан­ции, пронизывающей Вселенную. В той части Вселенной, где имеются необходимые физико-химические условия, жизнь вспы­хивает, как костер из сухих веток. Но эта субстанция, содержащая программу жизни, едина для всей Вселенной.

Мы привыкли считать, что жизнь как-то развивалась от про­стейшего к сложному. Но сценарий возникновения жизни был другой. Эта мысль содержится в блестящих работах В.И. Вернад­ского. Он писал: «Неизбежно допустить, что, может быть, и менее сложная в основных чертах, чем теперешняя, но все же очень сложная жизненная среда сразу создалась на нашей планете как нечто целое в догеологический ее период. Создался целый мо­нолит жизни (жизненная среда), а не отдельный вид животных организмов, к какому нас ложно приводит экстраполяция, исхо­дящая из эволюционного процесса». Он здесь же добавляет очень знаменательное: «… все живое представляет неразрывное целое, закономерно связанное не только между собой, но и с ок­ружающей средой биосферы. Но наши современные знания не­достаточны для получения яркой единой картины. Это дело бу­дущего...».

Мы не должны искать начало жизни во Вселенной, как не ищем начала энергии или материи. Вместе с принципом Пастера-Реди В.И. Вернадский добавил очень важный принцип неиз­менности жизни: «Жизнь остается в главных своих чертах в тече­ние геологического времени постоянной, меняется только ее фор­ма… Само живое вещество не является случайным созданием… Мы начинаем видеть в биосфере не единичное планетное или земное явление, а проявление строения атомов и их положения в космо­се, их изменения в космической истории».

Таким образом, В.И. Вернадский, как и многие другие ученые, высказывает мысль, что Земля - не единственный очаг жизни во Вселенной. По мнению известного ученого В.И. Шкловского, ко­торый посвятил свои исследования поиску жизни во Вселенной, возможное число очагов жизни в нашей Галактике составляет

N 1 =105±5 .

Пока обнаружить другие цивилизации, другую жизнь не удает­ся. Но существование единственного очага жизни противоречит первому космологическому принципу. Существование жизни лишь на определенном временном отрезке, «этапе развития» Все­ленной (на Земле) противоречит второму космологическому прин­ципу. Имеются шансы встречи с высокоразвитой цивилизацией.

А как же с будущим человека, с жизнью на Земле? Человек всего лишь один из 2 млн видов животных организмов на Земле, а жизнь на Земле - всего лишь жизнь на одном из миллиардов оби­таемых миров.

Гибель человека на Земле и даже гибель жизни в результате экологической катастрофы не противоречит ни одному из выска­занных ранее глубоких научных принципов.

1.3. Влияние Солнца на экологические процессы Земли.

Из всех элементов электромагнитного излучения для биосфе­ры наиболее опасно ультрафиолетовое излучение, поскольку, воздействуя на живое на Земле, подвергает его опасности унич­тожения. Биологическое действие ультрафиолетового излучения, обусловленное химическими изменениями поглощающих его мо­лекул нуклеиновых кислот и белков, выражается в нарушениях деления, возникновении мутаций и гибели клеток. Задерживается ультрафиолетовое излучение слоем озона. В стратосфере озон (трехатомный кислород) образуется из кислорода. Распределение озона над поверхностью Земли неравномерно. Озон разрушается окислами азота, образующимися в камерах сгорания твердотоп­ливных ракет (ТРД), а также фреонами, которые в стратосфере выделяют активный хлор, вступающий в реакцию с озоном. Вы­ведение каждой тонны груза ракеты сопровождается потерями 8 млн т озона.

Кроме волнового излучения на Землю поступает корпуску­лярное (корпускула - частица) излучение Солнца. Если электро­магнитное излучение стабильно, то корпускулярное излучение очень изменчиво, его энергия меньше электромагнитного. Но от корпускулярного излучения сильно зависят процессы в биосфере. Энергия этих частиц возрастает с увеличением площади пятен на Солнце. Количество солнечных пятен меняется циклически, длина цикла 11 лет.

Хроники сообщают, что, когда на Солнце были видны огром­ные пятна, на Земле происходили колоссальные катастрофы: засухи, землетрясения, извержения вулканов и другие бедствия. Они сопровождались гигантскими эпидемиями и пандемиями, уносящими сотни тысяч жизней. Солнечные пятна являются фе­номеном, влияющим на биосферу Земли

Земля защищена от воздействия корпускулярной радиации своим электромагнитным полем. Если у планеты нет электро­магнитного поля, то существование атмосферы и жизни там не­возможно. Магнитное поле защищает биосферу Земли от пото­ков заряженных частиц, т.е. корпускулярной радиации. Если бы радиация достигла бы поверхности Земли, то она разложила бы все атомы и молекулы атмосферы на ионы и электроны, т.е. уничтожила бы ее. В экологическом плане для существования биосферы магнитное поле Земли довольно стабильно и неиз­менно.

Важнейшим физико-биологическим процессом на Земле, поддерживающим живое, является фотосинтез - превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими организмами лучистой энергии Солнца в энергию химических связей орга­нических веществ. Световая энергия, поглощаемая зеленым пигментом (хлорофиллом) растений, поддерживает процесс их углеродного питания. В процессе фотосинтеза растения по­глощают углекислый газ и выделяют кислород, а также погло­щают тепло. Реакции, в которых поглощается световая энер­гия, называются эндотермическими (эндо - внутрь). Энергия Солнечного света аккумулируется в форме энергии химических Связей. Благодаря процессу фотосинтеза на Земле ежегодно обра-1устся 150 млрд т органического вещества, усваивается 300 млрд т углекислого газа (СО2) и выделяется около 200 млрд т свобод­ного кислорода.

Слово «экология» образовано от греческого «оiкоs» - дом. Экология - наука о доме. Наш дом - Земля, и стенами его явля­ется, образно говоря, электромагнитное поле Земли, потолком атмосфера, крышей - озоновый слой.

1.4. Земля

Существует представление о том, что Земля состоит из ядра, мантии и коры, которые характеризуются различными мощностями, физическими свойствами пород, энергетическим и тепловым режимами, петрохимическим составом вещества и т.д.

Геофизические данные по­казывают, что ядро Земли со­стоит из железа или из железа и никеля. Температура в центре составляет порядка 10 000 К, плотность 15 г/см3, давление 4-105 дин/см2. При таких усло­виях должны происходить ре­акции ядерного синтеза тяже­лых элементов из железа и ни­келя. В течение миллиардов лет метеоритное железо проходит путь от поверхности Земли к ядру, а тяжелые элементы и продукты их распада - от ядра к поверхности Земли, форми­руя твердую, жидкую и газовую оболочки планеты, влияя на характеристики мантии. В про­цессах образования оболочек активно участвуют живые су­щества, которые вместе с не­живой компонентой образуют биосферу Земли. По-видимому, часть вещества мантии также об­разовалась в результате распада тяжелых радиоактивных элемен­тов. Современные определения возраста Земли дают около 5 млрд лет, но это значение можно рассматривать только как минималь­ную оценку.

1.5. Биосфера Земли

Биосфера, по определению В. И. Вернадского, - наружная оболочка (сфера) Земли, область распространения жизни (bios -жизнь). По последним данным, толщина биосферы 40...50 км. Она включает нижнюю часть атмосферы (до высоты 25...30 км, до озонового слоя), практически всю гидросферу (реки, моря и океа­ны) и верхнюю часть земной коры - литосферу (до глубины 3 км). Важнейшими компонентами биосферы являются: живое вещест­во (растения, животные и микроорганизмы); биогенное вещество (органические и органоминеральные продукты, созданные жи­выми организмами на протяжении геологической истории - ка­менный уголь, нефть, торф и др.); косное вещество (горные поро­ды неорганического происхождения и вода); биокосное вещество (продукт синтеза живого и неживого, т. е. осадочные породы, почвы, илы).

Отличительная и определяющая особенность биосферы со­стоит в ее целостности и населенности жизнью. Живое вещество Земли представляет собой самую мощную силу в биосфере, мате­риально и энергетически определяющую ее функции. В результа­те непрерывного взаимодействия (обмена) между компонентами биосферы под влиянием живого вещества изменяются как насе­ляющие биосферу организмы, так и среда, в которой они живут. Благодаря живому веществу поддерживаются взаимосвязь и взаимообусловленность всех компонентов в биосфере. Эта мно­госторонняя и разнообразная связь определяет биосферу как гигантскую экологическую систему, в которой человек является, с одной стороны, биологической частицей всей системы, а с другой -активным ее преобразователем.

Неуправляемо возрастающая техническая и энергетическая вооруженность человека отрицательно влияет на сбалансирован­ность процессов в биосфере. Поэтому сегодня глобальной задачей человечества является определение и осуществление допустимых пределов воздействия на биосферу в целях предотвращения эко­логической катастрофы.

Представление о жизни как о сплошной «пленке» живого ве­щества, покрывающего Землю, сформировал в XVIII в. Ламарк, а в 1920-х годах советский биохимик В.И. Вернадский предложил научное обоснование биосферы. Он доказал, что все три оболоч­ки Земли связаны с живым веществом, которое непрерывно воз­действует на неживую природу.

Биосфера - гигантская экологическая система, в которой че­ловек выступает и как ее частица и как ее преобразователь. Ко­нечная цель человека - управление всеми процессами в биосфе­ре, преобразование ее в ноосферу - сферу разума.

Основной особенностью живого существа является, кроме клеточной деятельности и передачи информации, способ исполь­зования энергии. Живые существа улавливают энергию космоса в виде солнечного света, удерживают ее в виде энергии сложных органических соединений (биомасса), передают ее друг другу и трансформируют в другие виды энергии (механическую, электри­ческую, тепловую). Неживые вещества преимущественно рассеи­вают энергию.

Живое вещество, биосфера, преобразует энергию Солнца в свободную энергию, способную совершать работу. Работа, производимая жизнью, состоит в переносе и перераспределении химических элементов в биосфере.

Все почвы и минералы поверхности (чернозем, глина, извест­няк, руда, месторождение углей и нефти) образовались под воз­действием жизни.

Преобразование энергии в организмах основано на разнице температуры и других принципах. Живые существа следует рас­сматривать как химические машины, где химическая энергия преобразуется в другие виды энергии.

Другая особенность живых организмов - это их способность к самовоспроизведению. Итак, к особенностям функционирования живых существ относятся:

Способность к самовоспроизведению;

Способность образования полимерных оболочек, ограж­дающих живое вещество от косной среды;

Способность аккумулировать и передавать химическую энергию, а также осуществлять химические реакции в нормаль­ных условиях температуры и давления без образования побочных продуктов. Жизнь на Земле идеально экологична.

В заключение остановимся на эволюции биосферы - самой большой экосистемы Земли. На первом этапе (примерно 3 млрд лет тому назад) происходило образование органического вещест­ва в результате синтеза в абиотических процессах. Атмосфера Земли состояла из водорода, азота, окиси углерода, метана; со­держала вредный для жизни хлор и пр., не содержала кислорода. Ультрафиолетовое излучение (озона тогда не было) вызвало хи­мическую реакцию, в результате которой появились аминокисло­ты - сложные молекулы органических веществ. Сформировались анаэробные организмы, которые находились под водой.

За счет их деятельности через миллиард лет появился кисло­род, который частично превратился в озон и защитил Землю от ультрафиолетового излучения. Вероятно, жизнь, меняя только форму, сама создала для себя необходимые условия (в частности, наличие кислорода). Биосфе­ра представляет собой единый организм. В жизни природы, в Космосе не человек является главной целью мироздания. В мире нет человека и природы, нет человека и Космоса, человека и Все­ленной. Есть природа, Космос, Вселенная, а человек - только их маленькая частица, единственная возможность для человека вы­жить - это подчиняться законам Вселенной. Как писал знамени­тый английский философ XVII в. Фрэнсис Бэкон, «Мы не можем управлять природой иначе, как подчиняясь ей». В этом предна­значение человека XXI в.

1.6. Причины и характер загрязнения биосферы

Загрязнение биосферы - одна из древнейших проблем чело­веческой цивилизации.

Опасность для биосферы состоит в следующем:

Использование человеком преимущественно внутренних по отношению к биосфере источников энергии (органическое топ­ливо);

Использование нерациональных хозяйственных циклов, приводящих к появлению отходов;

Использование вредных для природы синтетических ве­ществ;

Уничтожение человеком структурного многообразия био­сферы, что разрушает экосистемы.

Появление новых болезней - реакция биосферы на вмеша­тельство человека.

По характеру возникновения загрязнения подразделяют на ес­тественные и антропогенные. Естественные загрязнения возни­кают в результате природных, как правило, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана, селевой по­ток и т.п.), вне всякого влияния человека на эти процессы, ан­тропогенные - в результате хозяйственной деятельности человека. Интенсивность антропогенных загрязнений непосредственно связана с ростом численности населения земного шара и в пер­вую очередь с развитием крупных промышленных центров.

Антропогенные загрязнения подразделяются на промыш­ленные, сельскохозяйственные и военные. Промышленные за­грязнения вызываются отдельно взятым предприятием или их совокупностью, а также транспортом. Сельскохозяйственные за­грязнения обусловлены применением пестицидов, дефолиантов и других агентов, внесением удобрений в количествах, не усваи­ваемых культурными растениями, сбросом отходов животновод­ства и другими действиями, связанными с сельскохозяйствен­ным производством. Военные загрязнения возникают в результате работы предприятий военной промышленности, транспортиров­ки военных материалов и оборудования, испытания образцов оружия, функционирования военных объектов и всего комплекса военных средств в случае ведения военных действий. Последст­вия войны с применением атомного оружия могут привести к апокалипсису - «ядерной зиме».

Загрязнение атмосферы - привнесение в воздух или образова­ние в нем химическими веществами или организмами физиче­ских агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям, а также образо­вание антропогенных физических полей.

Загрязнение гидросферы - поступление в воду загрязнителей в количествах и концентрациях, способных нарушить нормальные условия среды в значительных по размерам водных объектах.

Загрязнение почвы - привнесение и возникновение в почве но­вых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических агентов, которые меняют ход почвообразователь­ного процесса (тормозят его), резко снижают урожайность, вызы­вают накопление загрязнителей в растениях (например, тяжелых металлов), из которых эти загрязнения прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека.

Загрязнение космического пространства - общее засорение околоземного и ближнего космического пространства космиче­скими объектами. Наиболее опасно радиоактивное загрязнение из-за вывода на орбиты и разрушения ядерных реакторов, кроме того «космического мусора», который вносит помехи в нормаль­ное функционирование наземных радиотехнических и астроно­мических приборов. По характеру воздействия загрязнения подразделяют на пер­вичные и вторичные.

Первичное загрязнение - поступление в окружающую среду не­посредственно загрязнителей, образуемых в ходе естественных природно-антропогенных и чисто антропогенных процессов.

Вторичное загрязнение - образование (синтез) опасных загряз­нителей в ходе физико-химических процессов, идущих непосред­ственно в окружающей среде. Так, из нетоксичных составляющих в некоторых условиях образуются ядовитые газы - фосген; фреоны, химически инертные у поверхности Земли, вступают в стра­тосфере в фотохимические реакции, вырабатывая ионы хлора, служащие катализатором при разрушении озонового слоя (экра­на) планеты. Отдельные реагенты такого взаимодействия могут быть неопасными.

По механизму воздействия загрязнения подразделяются на механические, физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные), химические, радиационные, биологические.

Механические загрязнения - засорение среды агентами, оказы­вающими главным образом неблагоприятное механическое воз­действие на естественные и искусственные объекты.

Физические загрязнения связаны с изменением физических па­раметров среды: температурно-энергетические (тепловые), волно­вые (световые, акустические, электромагнитные), радиационные (радиационные, радиоактивные).

Тепловые (термальные) загрязнения обусловлены повышением температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов (продукты сгора­ния, выбрасываемые в дымовую трубу) и вод. Могут возникать и как вторичный результат изменения химического состава среды (например, парниковый эффект - постоянное потепление кли­мата на планете в результате накопления в атмосфере углекислого и других газов (метана, фтор- и хлоруглеродов), которые анало­гично покрытию теплицы, пропуская солнечные лучи, препятст­вуют длинноволновому тепловому излучению уходить с поверх­ности Земли).

Световые загрязнения вызваны нарушением естественной ос­вещенности местности в результате действия искусственных ис­точников света и могут приводить к аномалиям в жизни растений и животных.

Акустические загрязнения связаны с превышением естествен­ного уровня шума и ненормальным изменением звуковых харак­теристик в населенных пунктах и других местах вследствие рабо­ты транспорта, промышленных установок, бытовых приборов, поведения людей или других причин.

Электромагнитные загрязнения возникают в результате изме­нения электромагнитных свойств среды (от линий электропере­дачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных ус­тановок и т.п.), приводят к изменениям в тонких клеточных и мо­лекулярных биологических структурах.

Радиоактивные загрязнения обусловлены превышением естест­венного уровня содержания радиоактивных веществ в среде. Их последствием является радиационное загрязнение, вызванное действием ионизирующих излучений.

Биологические загрязнения вызваны проникновением (естест­венным или благодаря деятельности человека) в эксплуатируемые экосистемы и технологические установки видов организмов, чуж­дых данным сообществам и установкам и обычно там отсутст­вующих. Выделяют биотические и микробиологические загряз­нения.

Микробиологические (микробные) загрязнения возникают из-за появления в среде необычно большого количества микроорга­низмов, связанного с массовым их размножением в средах, изме­ненных в ходе хозяйственной деятельности человека.

Литература

1) Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник./под ред. Н.И.Иванова и И.М. Фадина. М.: «Логос», 2002.

2) Кедров Б.М. « Предмет и взаимосвязь естественных наук». М.: Наука,1967.436 с..

3) Мизун Ю Г. Экология известная и неизвестная. М.: Науч.-практ. центр 1994. 240 с

4) Экология: Учебник для вузов/Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Б.П. Усанов и др.; Под ред. СИ. Цветковой. СПб.: Химиздат, 1999. 488 с

«Биосфера» — термин, введенный в биологию еще Ж. Ламарком. В буквальном переводе он означает «сфера жизни». Стройное и глубокое учение о биосфере разработано нашим знаменитым соотечественником Владимиром Ивановичем Вернадским.
Жизнь встречается на Земле буквально повсюду. Споры бактерий и грибков залетают в стратосферу на высоту более 20 км. Суша и океан буквально кишат живыми существами. Внутри земной коры, в шахтах глубиной около 3 км, находят анаэробные бактерии, способные жить и действовать при полном отсутствии кислорода. Словом, почти всюду в литосфере, гидросфере и атмосфере, куда бы ни проник человек, он встречает жизнь. Лишь очень высоко в атмосфере и в глубинах земного шара господствуют условия, исключающие жизнь. Впрочем, даже это, казалось бы, очевидное утверждение, по-видимому, нуждается в опытной проверке.

Жизнь существует на Земле по меньшей мере три миллиарда лет. За это время совершилась эволюция от простейших организмов до разумных существ. По мнению академика В. И. Вернадского, «твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма». Жизнь — явление космическое, а не только земное.
Это означает, что жизнь на Земле с первых своих шагов и до наших дней развивалась не изолированно от внешней космической среды, а, наоборот, постоянно взаимодействуя с ней. Печать космоса лежит на всех живых существах Земли, образующих ныне «биомассу» весом в тысячу биллионов (1015) тонн. Если космические ритмы охватывают все неорганические оболочки Земли и даже земной шар в целом, то заранее можно предполагать, что эти ритмы как-то отражаются в жизни всех обитателей нашей планеты. Они не могут оставаться безразличными к окружающей их физической среде. А под внешней средой, как утверждал еще много лет назад А. Л. Чижевский, «мы должны понимать весь окружающий нас мир с великим множеством разного рода раздражителей».
«Мы вправе рассматривать весь органический мир нашей планеты,— говорил А. Л. Чижевский,— как творчество, как отражение космического процесса, происходящего за сотни миллионов километров от нас. В этом смысле жизнь должна считаться явлением космическим, работою космических сил».
Факты показывают, что и на самом деле биосфера необыкновенно чувствительна ко всем космическим ритмам. Мы не будем говорить о том, как реагируют живые существа на смену дня и ночи или на чередование времен года — эти факты общеизвестны. Наша цель — познакомить читателя с некоторыми гораздо более тонкими и менее известными космическими связями биосферы.

Структура биосферы

По своему составу, строению и организованности биосфера - это сложная оболочка, которая включает в себя:

Живое вещество - совокупность живых организмов планеты, включая человека;

Биогенное вещество, созданное в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, уголь, нефть, известняки и т.д.);

Косное вещество, сформированное без участия жизни, к нему относятся атмосфера, гидросфера и литосфера;

Биокосное вещество - результат взаимодействия жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почва, озерная вода);

Вещество космического происхождения.

Общую массу живых организмов оценивают в 2,43 10 12 т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 92,2% представлена зелеными растениями и на 0,8% - животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов - 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03 10 12 т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, хотя их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов - беспозвоночные и только 4% - позвоночные, из которых только десятая часть приходится на млекопитающих. Таким образом, в количественном отношении преобладают формы, стоящие на относительно низком уровне эволюционного развития.

Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы; если его равномерно распределить по поверхности Земли, оно покроет ее слоем всего в 2 см толщиной. Но при этом именно живое вещество играет ведущую роль в биогеохимических процессах благодаря энергетической функции. Ведь живые организмы способны черпать из окружающей среды вещества и энергию, необходимую им для обмена веществ и осуществления всех других своих функций.

Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты, в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Пространственное расположение Земли в основном определяет климат на планете, а последний, в свою очередь, - жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Основным источником энергии для всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете является Солнце. Среди космических факторов особенно серьезное влияние на биосферу оказывают природно-радиацион-ный фон и магнитные поля.

Природно-радиационный фон слагается из трех компонентов:

1) природные радионуклиды (уран, торий);

2) продукты их радиоактивного распада, которые находятся во всех элементах земной коры, почве, воде, атмосфере и поглощаются всеми живыми организмами;

3) высокоэнергетические излучения, попадающие на Землю из космического пространства в виде потока фонового излучения.

Вопреки нашим страхам перед радиоактивностью, которые усилились после аварии на Чернобыльской АЭС, оказывается, что без природно-радиационного фона нормальное существование живых организмов невозможно. Это следы эпохи возникновения и первоначального существования жизни, когда более высокий уровень радиоактивности служил первым организмам дополнительным источником энергии.

Биосфера также погружена в океан электромагнитных полей космического, земного и биогенного происхождения. Практически все процессы жизнедеятельности связаны с электромагнитными полями, диапазон которых лежит в широком интервале длин волн. Многие фундаментальные биологические процессы невозможны без переноса электрических зарядов, вызывающих магнитное поле, поэтому любой организм представляет собой генератор электромагнитных сигналов.

Электромагнитный фон биосферы является эволюционным фактором, который влияет на биологические ритмы. Космические излучения, генерируемые ядром Галактики, нейтронными звездами, ближайшими звездными системами, Солнцем и планетами, пронизывают биосферу и все пространство в ней. В этом потоке разнообразных излучений основное место принадлежит солнечному излучению, которое оказывает постоянное воздействие на все явления на Земле.

Еще В.И. Вернадский писал о том, что Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена вся биосфера. Более того, сама биосфера является проявлением его излучений. В ней происходит превращение солнечной энергии в новые формы земной свободной энергии (биогеохимическую энергию живого вещества биосферы), которая в корне меняет историю и судьбу нашей планеты. Таким образом, земная жизнь не является чем-то случайным. Напротив, она входит в космопланетарный механизм биосферы.

Более подробно солнечно-земные связи рассмотрел последователь Вернадского, основатель гелиобиологии А.Л. Чижевский. Он отмечал, что все самые разнообразные и разнохарактерные явления на Земле - и химические превращения земной коры, и динамика самой планеты и составляющих ее частей (атмосферы, гидросферы и литосферы) - протекают под непосредственным воздействием Солнца. Оно является основным (наряду с космическими излучениями и энергией радиоактивного распада в недрах Земли) источником энергии, причиной всего на Земле - от легкого ветерка и произрастания растений до смерчей и ураганов и умственной деятельности человека.

Связь между циклами солнечной активности и процессами в биосфере была замечена еще в XVIII в. Тогда английский астроном В. Гершель обратил внимание на связь между урожаями пшеницы и числом солнечных пятен. В конце XIX в. профессор Одесского университета Ф.Н. Шведов, изучая срез ствола столетней акации, обнаружил, что толщина годичных колец изменяется каждые 11 лет, как бы повторяя цикличность солнечной активности. Но лишь в XX в. удалось понять, что солнечная активность связана с электромагнитными и другими колебаниями мирового пространства. Установил этот факт Чижевский, который обобщил опыт предшественников и подвел под эти эмпирические данные твердую научную базу. Он считал, что Солнце диктует ритм большинства биологических процессов на Земле, и когда на нем образуется много пятен, появляются хромосферные вспышки и усиливается яркость короны (это характерно для периодов активного Солнца), на нашей планете разражаются эпидемии, усиливается рост деревьев, особенно сильно размножаются вредители сельского хозяйства и микроорганизмы - возбудители различных болезней. Подобное заключение было сделано после изучения наложения друг на друга графиков солнечной активности и активности биосферы.