Читать книгу: «Биосфероведение»

© Миловатский В.С., 2020

© ООО «Издательство Родина», 2020

Давая возможность авторам высказаться, издательство может не разделять мнение авторов.

Общее предварение: о чём и для чего эта книга

Вы, конечно, уже изучали биологию и географию, физику и химию, возможно, астрономию, гуманитарные предметы – и вам кажется, что вы уже имеете представления о том, что такое жизнь, Земля, космос и человек. И всё же давайте обратимся к ним ещё раз и постараемся связать их воедино.

Чем больше учёные изучают живую природу, тем больше им открывается её загадочность. Более того, они пришли к пониманию, что разгадывать тайны жизни можно лишь исследуя планету и её космическое окружение как единое целое.

Сравнив Землю с соседями по солнечной системе, мы увидим, что Земля самая красивая планета. Самая живая, самая сложная и самая таинственная. Ни на одной из известных планет до сих пор всё ещё не обнаружена жизнь. Нет на других планетах океанов и небес с облаками¹. Только у Земли есть своя особая магнитосфера. Правда, нечто похожее есть у Юпитера и Сатурна. А вот биосфера есть только у Земли. Наконец, человечество, считающее себя носителем разума в привычном нашему пониманию виде, существует лишь на Земле. Этого достаточно, чтобы задуматься об уникальности нашей планеты, о её тайнах, которые связаны с существованием на ней жизни и биосферы.

Эта книга познакомит вас с учением о биосфере, с экологическими системами биосферы, с удивительными взаимосвязями живой природы на Земле, и наконец, с учением о ноосфере.

Чтобы составить представление о биосфере мы будем опускаться на дно морское, проникать вглубь Земли, подниматься в магнитосферу и уходить в космические дали. Здесь необходимо воображение, широта взгляда и ума. Будем вслушиваться в потаённый говор трав, деревьев и зверей, чтобы приблизиться к пониманию того, как они сумели освоить всю землю, охватить собою земной шар, создать биосферу. И постигать, как удаётся Творцу держать Землю в бережных объятиях биосферы столько миллиардов лет, сколько существует Земля.

В главах о ноосфере мы обратимся к разуму и личности человека, чтобы увидеть сотворческую роль человека в биосфере. Нам необходимо включиться в сегодняшнюю работу по строительству ноосферы, которая в той мере обещает нам будущее (и нас в нём), в какой мы преуспеем в возведении её чертогов. Чертогов мудрости и мужества, добра и совести, любви и веры. Постольку мы и будем достойны надежды на спасение, на выживание, на достойную человека жизнь.

В книге интегрированы знания из разных областей: биологии и геологии, океанологии и астрономии, философии и этики. Думая о способе изложения, автор исходил из целостного восприятия. Поэтому он стремился соединить научное изложение с художественно-образным.

Ещё одна особенность отличает книгу. Она предназначена не просто давать основы биосферологии², не только содействовать пробуждению биосферного мышления и экологического воспитания. Она зовёт ко спасению жизни, учит ему, указывает пути, требует его. Стержневая тема книги сверхсерьёзна – о нашем земном бытии: быть или не быть нам всем на планете Земля? Людям, зверям, растениям, самой Земле с её морями и небесами. Можете ли вы представить себе отсутствие нашей Земли? И себя – без неё, без её биосферы? Такое недопустимо даже в воображении.

Книга состоит из трёх разделов. Первый раздел – о биосфере. Второй – об экологических системах биосферы. Третий – о ноосфере.

Раздел I
Учение о биосфере

Вводная глава. О биосферном мышлении

О биосферно-планетарном мышлении. Невозможность существования человека без биосферы. Основные черты биосферного мышления.

Чтобы ракета правильно пошла к цели, нужны направляющие на стартовом комплексе. Чтобы биосфероведение было хорошо и правильно воспринято, мы сначала дадим главные направляющие.

В наше время глобальных связей и процессов, когда любая вещь или информация, возникшая в одной точке земного шара, через короткое время может оказаться в другой отдаленной точке, чтобы жить в ритме планеты, надо иметь планетарное видение. А так как планета наша объята биосферой, и мы сами от неё неотделимы, то и наше планетарное мышление должно быть биосферным. Без такого биосферного мышления нельзя представить наше выживание на доведенной до кризисного состояния Земле.

Если мы не хотим исчезновения жизни на Земле, не хотим своего мучительного конца от тысяч болезней из-за отравленных воздуха, воды и земли – а биосфероведы предупреждают, что уже в обозримом будущем всё может быть погублено необратимо – мы должны спасти, восстановить, сберечь биосферу. Это наша самая насущная задача! Происходящую на наших глазах гибель биосферы, крупный современный биосферовед Ф.Я. Шипунов назвал пожаром биосферы. Значит, все люди Земли должны стать биосферными спасателями. Каждый на своём месте.

Да и как не дорожить биосферой, не тревожиться о ней! Ведь всё, что надо для жизни, произведено биосферой: воздух, пища, живоносное состояние воды, климат, почва, полезные ископаемые, самая земная кора. А красота, без которой человек не может обходиться: цветы, луга, дубравы, изумительные ландшафты! А целительные силы, источаемые самой природой! Трудно охватить всё, что продуцирует и формирует биосфера. Великий учёный В.И. Вернадский писал, что человек «как всё живое, может мыслить и действовать в планетном аспекте только в области жизни – в биосфере, в определённой земной оболочке, с которой он неразрывно закономерно связан и уйти из которой он не может. Его существование есть её функция. Он несет её с собой всюду». Человечество не может быть «независимым ни на одну минуту» от биосферы. Об этом же пишет уже в наши дни биосферовед-математик Н.Н. Моисеев: «Человек – это элемент биосферы, элемент системы, „окружающая среда плюс общество“. Биосфера долго жила без человека и в будущем тоже, наверное, может обойтись без него. Но вот человечество не может даже мыслиться вне биосферы».

Зададимся вопросом: что же такое биосферное мышление?

Биосферное мышление – это мышление планетарного ведения, способное обозревать планету Земля начиная от вируса и до космических пространств, представляя её совокупно со всем живущим на ней как уникальный единый живой организм, связанный с жизнью космоса.

Это мышление стремится познать закономерности жизни биосферы и зависимость человеческой жизни от неё; стремится бережно и конструктивно относиться к биосфере; способно предвидеть биосферные следствия своей деятельности экологически грамотно; способно воспринимать живое как величайшую ценность и подчиняться моральным требованиям, направленным на сохранение и процветание живой природы, на коэволюцию человека и биосферы.

Глава 1. Исходные установки биосферологии

Биосферология – интегративная наука. Её основатель В.И. Вернадский. Стержневая идея биосферологии. О живой и неживой среде. О живом пространстве и биокосном теле. Вернадский о парадигме биосферологии и Фёдоров о парадигме экологии.

Определение биосферологии

Для формирования биосферного мышления необходим базис – основательные знания о биосфере. Эти знания добываются разными науками, но интегрирует их, соединяя в стройное учение, биосферология – наука, изучающая биосферу как живую, геологически активную, уникальную систему планеты Земля.

Создать такую науку мог мощный, сколь синтезирующий, столь и разносторонний ум, способный объединить множество сведений из разных областей знания. Таким гением стал русский учёный Владимир Иванович Вернадский (1863–1945). Годом рождения учения о биосфере считается 1926 год, когда в Ленинграде вышла книга Вернадского «Биосфера», создавшая в буквальном смысле свою эпоху – биосферную эпоху. За этим трудом, как за могучим ледоколом, последовали караваны исследований, открытий, концепций. Сам Вернадский был родоначальником целого соцветия новых наук: геохимии, радиологии, учения о биосфере и о ноосфере, и других. Он предсказал множество новых научных направлений и открытий. Можно сказать, что Вернадский стал создателем суперпарадигмы – гигантской программы исследований биосферы, которая с каждым годом приобретает всё большее значение. Но уже и тогда великие умы высоко оценили книгу Вернадского. Ею восхищались Циолковский, Чижевский, Пришвин, Шарден.

В. И. Вернадский не забыл назвать своих предшественников: Бюффона, Ламарка, Гумбольдта, Докучаева, указав при этом, что термин «биосфера» он взял у Э. Зюсса (1831–1914), впервые появившийся в его книге «Происхождение Альп», вышедшей в 1875 году.

Биосферно-экологическая парадигма³

Чтобы правильно разобраться в дальнейших сложных научных построениях, надо познакомиться с главными идеями этих наук, то есть их парадигмой. Здесь пойдет речь об экологической и биосферной парадигме. Это всё равно, что получить компас перед тем как войти в лес.

Живая и неживая природа так взаимосвязаны и переплетены, что подчас не понять, где кончается одна и начинается другая. Вопрос этот не праздный и не простой: от его решения зависит правильное понимание живой природы и биосферы. Например, считать ли соль в крови или соединения кальция в костях – живой природой? Относятся ли океаны и земная кора к биосфере? Часто так и делают – считают биосферой лишь совокупность живых организмов на Земле, не включая сюда ни атмосферу, ни гидросферу, ни литосферу, ни тем более магнитосферу. То же самое и в экологии. Считают, что экология – это окружающая среда. Это совершенно неграмотное и примитивное представление об экологии. Что такое окружающая среда? Неживая природа, с которой взаимодействует живая? И понимается так, будто бы среда – исключительно внешний и даже чуждый, чуть ли не враждебный фактор для живых организмов.

На самом деле это всё не так. Сия пресловутая «среда», которая нас «окружает», миллиарды лет назад уже была приспособлена живой природой для жизни. Эта «среда» впитала, вобрала в себя столько живой энергии и творческой работы, что давно стала не безразличной к живому, а сочувственной. Она сама стала живой средой! Что ни возьми: почву, воду, воздух, земную твердь, даже магнитосферу, даже ближний космос. Неживое пространство погружено в живое тело биосферы как в оживляющую плазму. Поэтому, например, вода, вошедшая в организм, становится живым организмом, не меняя своего химического состава. Другие минералы и компоненты неживого окружения становятся тоже живыми организмами, хотя и не меняют свой химический состав: воздух в легких, соль в крови и так далее. То есть, не являясь биологическими, органическими молекулами, они становятся плотью живого организма.

Более того, внешние электромагнитные поля и излучения (в том числе и радиоактивные), входя в живой организм, взаимодействуют с его собственными подобными полями и излучениями и благодаря этому становятся живым организмом, его составной частью.

Само пространство, окружающее всякое живое тело, претерпевая организующее и преобразующее воздействие живой природы, становится биологическим пространством. Об этом особом биологическом пространстве Вернадский писал, что оно не может быть отнесено к обычному окружающему нас «евклидову» пространству, и его следует считать «неевклидовым». Вся же биосфера у Вернадского понимается как живое пространство планеты.

Таким образом, «жизнь организует окружающее вещество, делает его активным – биокосным. Материя же, организованная жизнью, есть уже тело живой природы». Отсюда В.И. Вернадский делает вывод: «Сама биосфера есть сложное планетное биокосное природное тело».

А вот биосферовед и эколог Фатей Яковлевич Шипунов считает, что через это «тело», благодаря связности космических и земных процессов, жизнь в разнообразных её проявлениях внедряется в окружающий космос, который становится в этом смысле потенциальным (живым – автор) «телом».

Теперь сформулируем суть биосферной (экологической) парадигмы. Биосферные и экологические системы – это системы охватывания неживого живым, с вовлечением его в сферу жизни и возможным превращением в живое, в жизнь. Живое «захватывает» неживое, чтобы его оживить. Это происходит и на биосферном уровне, и на уровне экосистем, и на уровне отдельных организмов.

Отсюда следует, что неживые оболочки планеты, в том числе и магнитосфера, полноправно входят в единое тело биосферы. Таким образом, «окружающая среда» для живых, для экологических систем – вовсе не среда, а составная часть этих живых систем. Она – их необходимое продолжение, отделённое от них поверхностью их тел, но неотделяемое, как воздух от человека или вода от рыбы. Человек «тащит» эту свою «окружающую среду» и на космический корабль, и на подводную лодку. Он не может без неё жить!

Всё учение Вернадского проникнуто этой парадигмой. Он её полноправный автор. Но применительно к экологическим системам её сформулировал В.Д. Фёдоров. И в экологии она называется экологической парадигмой Фёдорова. Заключается она в следующем: сообщество организмов живёт в реальном пространстве биотопа (биологически организованного пространства), где «живое объединяется с неживым, но всё вместе следует рассматривать как образование живого, ибо неживые компоненты входят во все уровни организации живого». Проведённое математическое моделирование показало, что устойчивая экосистема возможна лишь при осуществлении единства живого с неживым.

Глава 2. Её величество биосфера земная

О целостности биосферы. Материнская забота Земли о биосфере. Биота – основа биосферы. Связь биосферы с космосом. Разнообразие биосферы – обеспечение её устойчивости. Определение биосферы.

Описательное представление биосферы

Что такое биосфера? Вы выходите в поле: цветёт гречиха, подсолнухи млеют на солнце, ветерок колыхнул колосья ржи… Вошли в гулкий таинственный лес, прохлада и свежесть объемлют вас. Легко думается… Это ли не биосфера! Идёте лугом. Колышутся травы, аромат их приятно кружит голову. В небе плывут облака. Блестит, извивается речка. Где-то далеко она впадает в море. Море необъятно, но и в нём своя жизнь. Это, наверное, уж точно биосфера? Да, всё это биосфера. И вместе с тем не совсем так.

Биосфера вас окружает, вы погружены в неё, сами являетесь частью биосферы, но вы не можете ни потрогать её руками, ни обозреть её. Что же она такое? Где начинается и где кончается? Она – не просто живая или неживая природа: природу можно разъять на части, на отдельные предметы. Биосферу же разобрать на части нельзя. Она из природы – и в то же время она нечто особое: она может существовать лишь как целое. Наверное, лучше всего смотреть на неё из космоса, откуда Земля предстает голубой, изумрудной, изумительной планетой! И это только благодаря тому, что планета наша имеет биосферу. Чудесную живую оболочку, которая тонким сверкающим слоем охватила её всю, прилепилась к ней, как дитя к матери. Ни одна планета солнечной системы не имеет такого чуда и такой красоты!

Можно ли хотя бы на миг вообразить ужасное – у Земли нет биосферы? Это невозможно! Невозможно представить нашу Землю голой, каменистой, бесплодной. Без океанов, без лесов, без рек, без облаков. С марсианской поверхностью. Всё это, как и почва, и полезные ископаемые, и климат, создавалось благодаря гигантской работе биосферы. Она работала «не покладая рук» миллиарды лет – и вот мы имеем всё это богатство земного мира, разнообразие и красоту животных, растений, минералов, ландшафтов. И человека.

Биосфера – сложнейший организм планеты. Она включает в себя не одну, а целую систему различных оболочек Земли и соединяет эту многослойность своим особым способом. Она вовлекла их в своё «хозяйство», сделала их своим жизненным пространством, своими пределами, «приручила» их. И они уже и впредь «служат» ей верой и правдой. Биосфера подобна цветку, который венцом своим обращен к солнцу, а корнями ушел в глубинные пласты Земли.

Часто делают ошибку, считая биосферой совокупность всего живого на Земле. Но вы уже знакомы с биосферной парадигмой Вернадского-Фёдорова, и знаете, что это неправильно. В своих работах Вернадский показал, что биосфера – это планетарное геологическое образование (биогеологическое или биокосное тело), в котором в один крепкий узел завязаны живая природа и геологические явления; образование, где геологические слои Земли не только пронизаны, освоены жизнью, но и объединены ею в планетарное целое. По его представлениям Земля – не просто место, где приютилась жизнь, не «подставка» для жизни, а активная её участница, то есть такое космическое тело, которое своими свойствами отвечает появлению и развитию на ней жизни. Пуповиной, всем своим строем биосфера связана с Землей. Живое живёт не само по себе, а замкнуто на Землю, на всю планету, на её геологические процессы и системы. Можно сказать, что жизнь – явление не только биологическое, но и геологическое.

Далее мы увидим, что жизнь также явление космическое. Жизнь и планета Земля – два космических партнёра, вступившие в творческий союз. Они будто предназначены друг для друга! Причём, меньший партнёр – жизнь – несравненно творчески активнее. В.И. Вернадский по этому поводу писал: «Если количество живого вещества теряется перед косной и биокосной массами биосферы, то биогенные породы (то есть созданные живым веществом) составляют огромную часть её массы, идут далеко за пределы биосферы». Ламарк уже понимал, что живое вещество «являлось создателем главных горных пород нашей планеты».

Итак, мы будем изучать биосферу – этот особенный организм, который живёт единой с тобой жизнью, дышит одним с тобой дыханием; это удивительное всепланетное целое, которое красуется перед всей Вселенной под её звёздами. Но не только изучать. Такое чудо природы надо любить. И мы будем учиться любить и дружить с ней. Будем находить особый язык для общения с ней, для распознавания её характера, её загадок. И ни в коем случае не дробить, не крушить, не уничтожать её! Ведь биосфера жива лишь в своей целостности: пока цела – жива, а коль жива – цела.

О целостности биосферы

Целостность биосферы – одно из основных понятий биосферологии. Благодаря чему и как она создаётся?

Есть в нашем земном мире самое большое и важное целое – это сама планета Земля! Она-то и породила другие целостности. И в первую очередь – целостности живых организмов и самой биосферы. Да, Земля – сложное образование сродни организму. Она – не беспорядочное скопление пород и минералов, а сложное многослойное тело, имеющее ядро, мантию, кору (литосферу), гидросферу и атмосферу. Она генерирует геомагнитное и электромагнитное поля. Имеет плазменную корону.

Практически, со времени возникновения Земли на ней поддерживаются условия для существования жизни – и жизнь существует на ней на протяжении почти всей миллиардолетней её истории. И, как свидетельствует палеонтологическая летопись, ни разу не прервалась! Эта непрерывность жизни на Земле является её целостностью во времени.

Живое также в высшей степени целостно и в пространстве. Оно существует только в виде организмов: от дуба до вируса. А не в виде плазмы, живого океана или ещё как-либо. Отдельные организмы группируются в новые целостности, стаи, популяции, биоценозы, ландшафты. Вплоть до самых больших – геоэкосистем. Уж такова их природа – тяготеть к целому. Живое тяготеет к живому. Целостное тяготеет к целостному! Это закон природы. В этом путь к повышению организации.

Вот по этому закону одно целое – живое (как в каждом организме, так и во всей своей совокупности) – тяготеет к самому большому целому, к Земле! Попробуйте вообразить жизнь биосферы на метеоритах, на астероидах, на космической пыли – на этих осколках космических тел. Возможно ли такое, чтобы на этих раздробленных осколках образовались небольшие сферочки с замкнутым биологическим круговоротом, с полным жизнеобеспечением? Ведь солнце светит всем: живи себе в космосе. Но нет там этого.

Для жизни, для отдельных живых организмов необходимо большое целое, которое способно обеспечить условия их целостности. А не просто дать «жилплощадь». И вот Земля создаёт эти условия благодаря своей единой, неразорванной большой поверхности; благодаря богатству химических веществ, имеющихся в её теле; благодаря её теплу, оптимальному для жизни; благодаря её определенной массе, создающей гравитационное поле, способное удержать гидросферу и атмосферу; благодаря наличию океана на ней, находящегося в оптимальной территориальной пропорции с сушей; благодаря её магнитному полю, защищающему и поддерживающему живое; благодаря озоновому экрану; «удачному» расстоянию от Солнца, в силу чего она получает столько лучевой энергии, сколько надо для процветания жизни.

Земля поистине выполняет материнские обязанности, которые могут быть присущи только целостному высокоорганизованному образованию. Она взрастила живую материю от низших форм до нынешнего состояния подростковой разумности.

Таким образом, одно целое породило другое целое и обеспечило ему условия для жизни. Главное в биосфере – её целостность и неразрывная связь с Матерью-Землёй.

Но связь биосферы с Землей такова, что она предполагает столь же непреложно и фундаментально другую связь – с Космосом. Ибо замкнутость Земли особая – открытая Космосу. И всё живое по мере созревания всё более ощущает зависимость не только от Земли, но и от Космоса.

Космическая обусловленность биосферы

Космос очень тесно связан с биосферой и имеет для неё фундаментальное значение. Как в энергетическом отношении, так и в информационно-организационном.

Действует как ближний, так и дальний космос. Уже планеты Солнечной системы влияют на биосферу. И, прежде всего, спутник Земли – Луна. Лунные месячные циклы известны и животному, и растительному миру. Китайцы издревле сажают растения, сообразуясь с фазами Луны. Неспроста и год разбит на месяцы. Можно вспомнить лунно-солнечный календарь Ветхого Завета.

Однако самое большое значение для биосферы имеет наша родная звезда Солнце. Без мощного потока его лучевой энергии невозможно представить жизнь на Земле. Это энергетическая основа существования всей биосферы. Кроме того, Солнце оказывает и регулирующее действие на биосферу. Известно значение вспышек, выбросов (протуберанцев) и других явлений, циклически возникающих на Солнце.

Неотразимо могучее влияние на биосферу Земли Галактических ритмов, в том числе Галактического года. Действие потоков космических лучей и электромагнитных излучений, достигающих Земли из глубин нашей Галактики, давно замечено наукой. Воздействует на биосферу и более отдаленный космос. Чего только стоят загадочные вспышки сверхновых звёзд или энергия квазаров!

Много здесь неизвестного, много таинственного, но занавес приоткрыт: мы увидели, что Космос теснейшим образом связан с биосферой. Поэтому биосферологи, начиная с Вернадского и говорят, что биосфера открыта Космосу, чутко отзывается на его действие и передает это действие Земле. Биосферу можно уподобить чуткому космическому органу Земли, который в виде пленки квазижидкого кристалла на большом твёрдом кристалле Земли реагирует на любые импульсы Космоса.

Общий системный очерк биосферы

Мы уже знаем, что биосфера представляет собой системное целое. Посмотрим, как взаимодействуют основные системы биосферы, обеспечивая её целостность.

Биосферу не зря называют организмом: в организме всё взаимосвязано. И в самом деле, множество фактов убеждают нас, что системы биосферы закономерно связаны подобно тому, как в организме человека связаны кровеносная и нервная системы, гормональная и иммунная, и другие.

Вот несколько примеров единства биосферы. В эпоху наземных испытаний ядерного оружия европейцы заметили такое «правило»: всякий раз как на атоллах Тихого океана производят ядерный взрыв – через четыре месяца в молоке европейских женщин обнаруживается радиоактивный стронций. Ещё пример. В северном полушарии ядохимикатом ДДТ травили насекомых – через некоторое время в Антарктиде, в организме пингвинов обнаруживают значительные количества этого яда. Яд пингвины получили с рыбой, которой питаются. Или другое: в океане плавает нефть – и через какое-то время в атмосфере снижается количество кислорода.

Ещё пример. Биосфера, вбирая солнечную энергию, создаёт энергетическую структуру, которая находится в равновесном состоянии. Растительный покров биосферы способен существовать только при определённой температуре окружающей среды, создаваемой солнечной энергией. Только в условиях общего энергетического равновесия биосферы растения могут брать для фотосинтеза свою долю энергии (0,25 %) из общего «котла». В свою очередь, растения создают условия для поддержания общего энергетического равновесия биосферы. С помощью математического моделирования академик Н.Н. Моисеев показал, как может нарушиться это равновесие. Он определил, что если понизить температуру поверхности Земли на 3–4 градуса, то весь земной шар покроется льдом. А повышение температуры Земли на 4–5 градусов приведёт к необратимому процессу тотального плавления ледников планеты и к затоплению значительной части суши.

Посмотрим теперь, как единый организм биосферы действует на протяжении значительных геологических периодов. Чтобы лучше разобраться в жизнедеятельности этого организма, позволим себе представить биосферу в виде глобальной кибернетической системы. Не забывая однако, что это будет упрощённое схематическое изображение биосферы, которая, обладая свойствами кибернетической системы, ими не исчерпывается и к ним не сводится.

Биосфера имеет свойство поддерживать гомеостаз, то есть сохранять устойчивость и целостность. Для этого она имеет «устройства» регуляции и саморегуляции, которые помогли ей выжить на протяжении миллиардов лет, несмотря на катастрофы, случавшиеся на Земле.

Английский кибернетик Эшби установил фундаментальный принцип: всякая кибернетическая система тем устойчивее, чем выше сложность её организации, чем богаче она разнообразием своих элементов. Этот кибернетический закон как нельзя лучше применим и к биосфере, которая отличается исключительным разнообразием и сложностью своих подсистем.

И, прежде всего (и более всего) это относится к центральной подсистеме биосферы – биоте (то есть всему живому на Земле или «живому веществу» по-Вернадскому), которая, являясь самым сложным и самым активным звеном биосферы, постоянно стремится к повышению своей организации, к возрастанию сложности.

Биота или живое вещество – это тот центр, в котором сходятся все энергии, все силы, влияния и вещества, поступающие как от Земли, так и из Космоса. Именно живое вещество – та удивительная материя, которая всё это воспринимает, чутко улавливает – и строит биосферу, воздействуя на окружающее.

Биоту можно назвать регулирующим центром биосферы, поддерживающим её гомеостаз (устойчивость). Поэтому биосферу считают централизованной кибернетической системой. Но она вместе с тем – и открытая термодинамическая система. Получая на «входе» из Космоса солнечную энергию, вещество (метеориты, космическую пыль и тому подобное) и другие воздействия, из недр Земли – вещество, тепло и радиоактивную энергию, биосфера на «выходе» приводит в движение колоссальное количество атомов земного вещества, производя геологическую работу по изменению лика Земли, её внешних оболочек. Благодаря именно этой работе сохраняется состав атмосферы, солёность морей, преобразуются в почву горные породы, образуются новые минералы. Эту работу, эти биогеохимические процессы Вернадский называл «биогенной миграцией атомов». Не было бы действия живого вещества – не было бы этих изменений природы. В связи с этим он писал: «Биосфера может быть рассматриваема как область земной коры, занятая трансформаторами⁴, переводящими космические излучения в действенную земную энергию – электрическую, химическую, механическую, тепловую и так далее».

Производя геологическую работу, сама биота находится в «вечном» круговороте: остатки живых организмов разлагаются и затем снова входят в состав новых организмов. В круговороте находится как бы одно и тоже количество атомов. Но это не так: часть живого вещества выпадает из биотического круговорота, так как он частично разомкнут. Выпавшие из биотического круговорота остатки живого вещества «превращаются, теряя всякие следы жизни, в гранитную оболочку, выходят из биосферы. Гранитная оболочка Земли есть область былых биосфер». (Вернадский)

Та часть биологической энергии, которая после циркуляции и превращений в биологических структурах «отходит от дел», накапливается в земной коре в виде алюмосиликатов, которые названы «геохимическими аккумуляторами». (А.В. Лапо)

Теперь должен быть ясен смысл научных определений биосферы. Чтобы полнее выразить суть биосферы, дадим два определения. По В.Д. Малиновскому, биосфера – это глобальная открытая динамическая оболочечная система Земли со свойством саморегуляции (гомеостаза). Кибернетически централизованная система, в которой живое вещество играет роль ведущего центра в функционировании системы в целом.

Другое определение – по Лапо – более развёрнутое. Биосфера – это «пронизанная жизнью и сформированная ею наружная оболочка Земли, развитие которой определяется постоянным притоком космической (главным образом солнечной) энергии. Биосфера Земли характеризуется присутствием жидкой воды и широким развитием низкотемпературных реакций… Биосфера продуцирует наружу – газовую оболочку, вовнутрь планеты – оболочку осадочных пород („былые биосферы“, или „метабиосферу“)».

В завершение общей характеристики биосферы следует сказать, что только в её условиях мог появиться человек, носитель разума. Человек с помощью биосферы создал свою цивилизацию, подошёл вместе с биосферой в своём развитии к порогу новой стадии развития биосферы – к порогу ноосферы, сферы разума. Но об этом в третьем разделе книги.

Глава 3. О границах биосферы

О зарождении биосферы. Освоение жизнью трёх разнофазных оболочек Земли. Особая роль магнитосферы. Об областях и границах биосферы.

Приведём исходные «паспортные» данные биосферы. Родилась она на Земле, как установлено наукой – три с половиной миллиардов лет назад. Научная общественность не сомневается, что мать биосферы – Земля. А вот насчёт отца мнения расходятся. Правда, Вернадский и другие великие умы сходились на том, что биосфера, как и жизнь, имеет космическое происхождение.

Обстоятельства рождения тоже не прояснены: откуда и как появился генетический код? Почему живое использует только левовращающие основания и аминокислоты? И так далее. Но на одном Вернадский настаивал – биосфера появилась чуть ли не одновременно с жизнью на Земле, а именно: жизнь, едва сама зародившись, уже имела биосферный, экосистемный характер. То есть, при зарождении она уже существовала в виде первичных экосистем, представляющих собой сообщество разных организмов, состоящих из множества различных видов. Таким образом, Вернадский постулирует изначальный видовой полифилетизм в биосфере в отличие от дарвиновского монофилетизма. Современная наука всё более это подтверждает. Так Т. Чеховская пишет: «…палеонтологами было доказано многоствольное происхождение большинства хорошо изученных групп животных: рыб, пресмыкающихся, млекопитающих». Академик Б.С. Соколов констатирует: «В целом становится ясно, что эволюционное развитие шло не одним-единственным путём. Мы не знаем, как связать родственные стволы многих беспозвоночных: ниже границы кембрия сейчас опущены корешки целого ряда ветвей эволюционного дерева, и они не сходятся… И сойдутся ли вообще?!»⁵

А теперь приведём количественную характеристику биосферы. Современная биосфера (со всеми её геологическими слоями-оболочками) имеет массу около 0,05 % массы Земли. Объём – около 0,4 % объёма Земли. Масса живого вещества биосферы составляет 3·10^-8 % – 5·10^-8 % массы Земли или 0,7·10^-4 % – 1,0·10^-4 % массы биосферы.

Норвежский учёный В.М. Гольдшмидт привёл такое сравнение: «если литосферу представить в виде каменной чаши весом 13 фунтов, то гидросфера, заключённая в этой чаше, весила бы 1 фунт, атмосфера соответствовала бы весу медной монеты, а живое вещество, почтовой марки». (цитируется по А.И. Перельман)

Биосфера, охватывает три внешние, резко отличающиеся оболочки Земли: газообразную (атмосферу), жидкую (гидросферу) и твёрдую (литосферу). Живое любит разнообразие – вот оно и заселило все эти три разных фазы вещества, три разных оболочки Земли. Возможно, эта трёхфазность биосферы и была одним из тех необходимых важнейших условий, обусловивших появление жизни на Земле.

К этим трём оболочкам следует добавить ещё одну, особую – магнитосферу. Это не вещественная оболочка, а полевая. Правда, она содержит плазменное вещество, но об этом расскажем в соответствующей главе. Важно то, что эта оболочка пронизывает все три названные оболочки, всю биосферу, всю толщу земную вплоть до её ядра. Исходит из ядра и уходит в космическую окрестность Земли. Такие особенности магнитосферы как невещественность, всепроникаемость, взаимосвязь с электромагнетизмом космоса, делают её совершенно особенным, необходимым фактором для биосферы, главным для жизни. Фактором, вероятно обусловившим самые фундаментальные свойства живого, а именно – связанные с его пространственно-временной структурой и информатикой. В настоящее время наука установила, что живое не может существовать без геомагнитного поля, без магнитосферы.

Насколько полно и тесно биосфера связана с перечисленными оболочками? Здесь «пальму первенства» надо отдать гидросфере. Только гидросфера целиком, на всю свою толщу пронизана жизнью. Недаром замечено особое сродство воды к жизни. Вода будто бы специально создана для того, чтобы благодаря ей могла существовать жизнь. Другие оболочки охвачены жизнью лишь частично.

Вопрос – насколько другие оболочки входят в биосферу – связан с вопросом о границах биосферы. Чем определяются и где проходят границы биосферы? Пространствами Земли? Конечно. Но прежде всего они определяются свойствами живых организмов, позволяющими заселять эти пространства. Коль живое вещество – ведущее звено биосферы, то им и определяются границы биосферы.

Живое вещество всюдно: оно в воздухе, в море, на земле и под землёй, в пещерах, в подземных водах, на ледниках гор и полюсов. Оно способно выживать в разных, подчас экстремальных условиях. В отсутствии кислорода, в полной темноте, в холоде, при больших дозах радиации. Например, термофильные бактерии живут при 140 °C, есть свидетельства, что они выживают даже при 270 °C. Живут в кислотных и засоленных средах. Бактерии и споры обнаружены на высоте 85 км, хотя озоновый экран располагается на высоте 23–25 км. Жак Пикар наблюдал живые существа в Марианской впадине на глубине 11 километров, а именно: голотурий («морские огурцы»), некоторых рыб, и другие организмы. Под толщей льда в Антарктиде обнаружены цианобактерии. В отложениях морского ила, в толще до 0,5–1,0 км, в нефтяных скважинах до 1,7 км, в подземных водах на глубине до 3 км тоже находят живые организмы.

Вернадский, определяя границы биосферы, различал в ней две области:

а) область устойчивости жизни: где жизнь ещё сохраняется, но не живёт в полную силу (не размножается и так далее);

б) область существования жизни: где жизнь может прогрессировать количественно и качественно.

Последователь Beрнадского Н. Б. Вассоевич разделил биосферу на четыре области: а) апобиосфера – биосфера, ограниченная озоновым экраном;

б) парабиосфера – биосфера, ограниченная областью устойчивости жизни;

в) собственно биосфера – область существования жизни;

г) метабиосфера – осадочные породы, большая часть литосферы, «былые биосферы» по Вернадскому.

Если говорить о биосфере, определяя её границы областью существования жизни, а не областью её устойчивости, то её общие границы можно определить так:

– на суше – до 3 км в глубину,

– в океанах – на всю толщу воды при средней глубине 3,8 км. Кроме того, прибавляют 0,5 км толщи дна.

В атмосфере около 9 км в полярных широтах и 11–18 км в экваториальных.

Суммарно, в океане толщина биосферы определена в пределах 13–22 км, на материках – 12–21 км.

Глава 4. Живое вещество, его основные свойства

Живое вещество – главное звено биосферы. Классификации веществ биосферы. Основное свойство живого вещества – биогенная миграция атомов. О других важнейших свойствах живого вещества.

Жизнь часто предстаёт невидимкой, искоркой-пылинкой – она в массе своей состоит из мелочей: бактерий, одноклеточных грибов, спор, вирусов. Но она – главный герой на сцене биосферы. От неё коренным образом зависит существование биосферы.

Вернадский, взглянув на жизнь всеохватно (как бы одновременно из космоса и из недр), увидел какую незаменимую геологическую работу планетарных масштабов совершает жизнь. Как она передвигает и трансформирует земное вещество, как приводит в движение сложнейший организм биосферы, как согласно миллиарды лет сотрудничает с Землёй – и уверенно провозгласил её главным, центральным звеном биосферы. Он писал, что с исчезновением жизни «лик Земли стал бы также неизменен и химически инертен, как является неподвижным лик Луны».

Главное звено биосферы, которое и само работает, и заставляет работать на себя неживую систему целой планеты, Вернадский назвал живым веществом. Тут следует пояснить, почему живое названо живым веществом. Во-первых, для учёного всегда важна возможность измерить изучаемый объект. Как измерить жизнь? Она неизмерима. А если апеллировать к живому веществу, то его можно измерять по весу, количеству энергии, химическому составу. Во-вторых, с геологической точки зрения всё вещественное считается минералом: и воздух, и вода, и твёрдые породы, и живые тела. Наконец, можно избежать и терминологическую путаницу: ведь слово жизнь имеет широкое значение.

В биосферологии все вещества биосферы подразделяют на три типа.

1. Живое вещество – все живые тела планеты.

2. Биогенное вещество – вещество, образованное жизнью; оно имеет два подтипа – неогенное (новое) и палеогенное вещество (древнее). Неогенное вещество (биокосное) – недавно возникшее благодаря деятельности живого вещества. Это почва, ил, торф. Палеогенное вещество – давний продукт живого вещества, уже окаменевший, превратившийся в толще земной коры в условиях большого давления и высоких температур в осадочные породы, в твёрдые минералы: мел, яшма, уголь, марганцевые и железные руды, даже гранит и другие.

3. Абиогенное вещество (косное) – всё неживое вещество биосферы, которое и в прошлом не было живым. Оно либо вышло из недр, как продукт магматической активности, либо поступило из космоса (в виде метеоритов, частиц, пыли. За год на Землю из космоса поступает до 1 млн. тонн вещества), либо это продукты распада радиоактивных веществ.

Все эти три типа веществ находятся в определённой взаимосвязи и составляют вещественную основу биосферы.

Что же представляет собой живое вещество? Это самое удивительное, сложное и загадочное вещество. Природу живой материи наука до сих пор не расшифровала, хотя и много знает о ней. Но мы будем рассматривать живое вещество не с точки зрения его природы, а с точки зрения его биосферного значения. В этом отношении главным свойством живого вещества, этой «формы активизированной материи» (Вернадский), насыщенной огромной свободной энергией, следует назвать его способность приводить в движение потоки химических элементов, то есть осуществлять биогенную миграцию атомов – такой процесс, в котором атомы неживых веществ захватываются и приводятся в движение силой жизни. (Вспомните парадигму биосфероведения!)

Этот процесс необходим для продолжения жизни, для существования биосферы, для самой Земли. Благодаря именно биогенной миграции атомов формируется газовый состав атмосферы, солевой состав океанов, облик материков, горные породы, климат и так далее.

Это основное свойство живого вещества реализуется и в важнейшем биосферном процессе – в проникновении космической энергии вглубь Земли. «Все глубже и глубже в течение геологического времени благодаря этому воздействию живого вещества проникает внутрь планеты изменённая лучистая космическая энергия». (Вернадский)

Владимир Иванович установил два важнейших закона биогенной миграции атомов. Он назвал их биогеохимическими принципами.

1. Биогенная миграция атомов в биосфере стремится к максимальному проявлению. Действительно, живое вещество стремится распространится по всей планете, занять разные среды и ниши. В результате биологической эволюции увеличивается «всюдность» жизни.

2. Биологическая эволюция (появление новых устойчивых форм жизни в биосфере) «должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере». То есть, в процессе эволюции создаются такие организмы, которые способствуют увеличению биогенной миграции атомов, общей силы жизни в биосфере.

А теперь дадим развернутую характеристику живого вещества. Назовём более конкретные его свойства.

1) Живое вещество обладает огромной свободной энергией (сравнимой с энергией раскалённой лавы).

2) Скорость химических реакций в живом веществе в тысячи и более раз превышает скорость химических реакций в неживом веществе.

3) Биологические молекулы живого вещества устойчивы лишь в организме.

4) Живое вещество способно к самодвижению.

5) Биологические молекулы более разнообразны, чем не биологические (2 млн. против 2 тыс.).

6) Корпускулярность живого вещества, существующего только в виде организмов, живых тел.

7) Организмы всегда входят в экосистемы (в биоценозы).

8) Живое следует принципу Реди: всё живое – из живого.

9) Живое вещество способно эволюционировать, усложняться.

Как мы видим по этим свойствам, живое вещество резко отличается от неживого. Эту несводимость живого к неживому Вернадский особенно подчёркивал и называл её «геологической вечностью жизни».

Следует сказать ещё о двух свойствах живого вещества без которых оно не было бы живым. Одно из них заключается в способности живого чрезвычайно чувствительно реагировать на внешние факторы. Так глаз регистрирует отдельные фотоны, насекомые видят ультрафиолетовый свет, лягушка реагирует на считанное количество атомов золота – в их присутствии у неё расширяются сосуды брюшка, всё живое чувствует электрические и магнитные поля и так далее.

Другое важное свойство всякой живой системы, будь то организм или экосистема, заключается в способности к саморегуляции. Оба этих свойства относятся к информационным свойствам живого вещества и имеют фундаментальное значение в биосферных процессах.

Глава 5. Биота – биосферное проявление живого вещества

О планетарной организации живого вещества. Вертикальная и горизонтальная организация жизни. Характеристика сгущений жизни на планете.

Посмотрим, как живое вещество действует в биосфере, как оно организовано. Прежде всего следует сказать, что оно существует как единая система. Как же это целое выглядит? Как миллионорукое, миллионоглазое, многоглавое существо? Да, многоглавое и миллионоглазое – но не чудовище. А превосходно отлаженная в пространстве биосферы система геоэкосистем (биогеоценозов), в пределах которых живое живёт и радует нас.

К таким основным геоэкосистемам относятся моря, реки, озёра, болота, леса, поля и так далее. Мозаика этих крупнейших экосистем и составляет (наряду с другими факторами) биосферу, в которой всепланетное живое вещество действует как единая сеть живого, называемая биотой. Биота – это то же живое вещество, но организованное как целое в пределах всей биосферы.

Количественно биота представляет собой как бы тончайшую плёнку на поверхности Земли, по весу составляющую 1/1000 массы атмосферы (около 2 трлн. тонн сухого веса). Причём, на сушу приходится 99,87 % (в основном это растения), а на море – 0,13 %.

Распределение живого вещества в биосфере крайне неравномерно. Плёнка жизни на Земле соткана как бы из больших прорех и небольших пространств уплотнения. Вернадский характеризовал его зонами «разрежения» и зонами «сгущения» жизни. Кроме того, распределение жизни в биосфере неравномерно как по вертикали, так и по горизонтали.

По вертикали (на суше и на море) живое вещество чаще всего распределяется в виде обширных экогоризонтов, которые Вернадский назвал плёнками. Как правило, это система двух плёнок: верхней и нижней. В верхней плёнке идёт фотосинтез. Поэтому Вассоевич назвал её фотосферой. Нижняя плёнка находится в темноте. Там отсутствует фотосинтез и осуществляется темновая фаза функционирования экосистем. Она названа меланосферой. В меланосфере идёт не менее интенсивная жизнь, чем в фотосфере. Оба экогоризонта, обе плёнки, как на суше, так и в океанах представляют собой единую систему и работают согласовано. Друг без друга они, как правило, не существуют.

В океане – это плёнка планктона (фотосфера) и, отделённая от неё толщей воды, придонная плёнка – бентос (меланосфера). Богатому планктону соответствует мощный слой бентоса. И наоборот. Они взаимосвязаны. Это единая система океанической жизни, океанической части биоты.

На суше эти две плёнки непосредственно примыкают друг к другу. Фотосферу представляют множества фотосинтезирующих организмов и тех нефотосинтезирующих, которые не могут обходится без света. Меланосфера на суше – это вся толща почвы, насыщенная жизнью (и растительной, и животной) не менее надземного слоя. Они также тесно взаимосвязаны – существование одной из них невозможно без существования другой. В частности, исходя только из этой закономерности, можно понять, что почва, лишённая растительного покрова, своей «напарницы»-фотосферы, обречена на гибель.

Теперь рассмотрим распределение живого вещества в биосфере по горизонтали. Здесь оно распределено тоже очень неравномерно: обширные безжизненные пустыни, такие как срединно-тихоокеанская, вдруг оживляются живыми оазисами мощных сгущений жизни. Эти очаги жизни разбросаны по лику Земли не как придётся – их местонахождение имеет свою логику и порядок. Как правило, это места «встреч» разных стихий-сред: земной с водной, водной с подземной стихией, источающей газы, тепловую энергию, вещества богатые химическими элементами.

На море различают пять видов сгущений жизни.

1. Прибрежные сгущения. Практически, это шельфовая зона, богатая кислородом, органикой и другими питательными веществами, поступающими с суши. Именно в этой зоне до 50-100 метров в глубину процветает планктон, а под ним на дне – его меланосферный «напарник» – бентос.

2. Саргассовые сгущения представляют собой большие поля плавающих на поверхности морей бурых или багрянковых водорослей, уснащённых множеством воздушных пузырьков. Самые известные сгущения такого рода находятся в Саргассовом и Чёрном морях.

З. Рифовые. Это всем известные коралловые рифы, которые изобилуют всяческой морской живностью. Тут тебе моллюски и водоросли, иглокожие и цианобактерии, кораллы и рыбы.

4. Апвелинговые сгущения. Эти сгущения жизни связаны с теми местами в море, где сильные восходящие потоки поднимают к поверхности соли и другие питательные вещества. Известны Перуанский, Калифорнийский, Сомалийский, Бенгальский, Канарский апвелинговые сгущения. Особенно богато Перуанское, где вылавливают до 20 % мирового промысла рыбы.

5. Абиссальное рифтовое. Это придонные сгущения жизни, образующиеся вокруг горячих источников рифтовой зоны океанического дна. В местах разлома дна, в рифтах, выходят сероводород, ионы железа и марганца, соединения азота и другие вещества, которыми питаются бактерии и архебактерии, являющиеся пищевой базой для более сложных организмов. Известны Галапагосские рифтовые сгущения, у острова Пасхи на глубине около 3 километров.

На суше различают четыре вида сгущений жизни.

1. Береговое – экологические системы на берегах морей.

2. Пойменное сгущение – в долинах и дельтах рек.

3. Тропические и среднеширотные леса.

4. Континентальные водоёмы.

Так как о наземных экосистемах вы имеете хотя бы внешнее представление, мы здесь ограничились их перечислением. В экологическом разделе они будут рассмотрены подробнее. Приведём лишь один пример неравномерности распределения живого вещества на суше. В среднем 1 гектар суши в лесостепной зоне «даёт» 160 тонн растительной биомассы, в тропиках – 440 тонн, а в пустыне – 7 тонн.

Глава 6. Работа живого вещества в биосфере

О видовом разнообразии живого вещества. Главные способы питания организмов и распределение работы между царствами биологического мира. О биотическом круговороте. Виды работы живого вещества.

Всё разнообразие современной биоты представлено двумя миллионами видов организмов. Большую часть из них относится к животным – около одного миллиона и 0,265 миллиона видов составляют растения. Причём 75 % видов животного мира принадлежит насекомым, лишь 4 % – к позвоночным, и совсем небольшая часть к млекопитающим – 0,4 %. На суше наблюдается большее разнообразие растений, чем на море.

Ни один вид, ни один организм из всего разнообразия живого мира не может быть лишним. Каждый выполняет свою, сугубую задачу в обширном хозяйстве биосферы. Даже вирусы, несмотря на их микроскопическую величину, играют большую эволюционную роль.

Попробуем разобраться какие задачи выполняют в биосфере самые крупные группы живого мира – царства и надцарства. Но для начала, чтобы понятно было дальнейшее, кратко перечислим основные типы питания организмов.

Все организмы по способу питания разделяются на три основных типа.

1. Автотрофы – питаются неорганикой и не поедают других существ. Автотрофы подразделяются на фототрофы (фотосинтетики), приобретающие энергию за счёт фотосинтеза (это растения, цианобактерии) – и на хемотрофы (хемосинтетики), добывающие энергию и питание из неорганических химических соединений (это различные бактерии).

2. Гетеротрофы – питаются органикой, поедая автотрофов и гетеротрофов (своих собратьев). Они не способны ассимилировать окружающую энергию. Это животные и микроорганизмы.

3. Миксотрофы – могут питаться и органикой, и неорганикой. К ним относятся некоторые бактерии. Есть ещё сапрофиты, питающиеся остатками жизнедеятельности других организмов. Сюда относятся грибы.

Как же распределили громадную работу в хозяйстве биосферы разные организмы? Начнём с надцарстра прокариотов (безъядерных), с царства бактерий. Они и эволюционно, и функционально идут в биосфере первыми, выполняя при этом гигантскую работу по созданию основы биосферы. Без них невозможно существование всего остального живого мира. В свою очередь царство бактерий имеет три подцарства.

1. Подцарство собственно бактерий – эубактерий. Оно имеет все типы питания: автотрофное, гетеротрофное, миксотрофное. Из них 50 видов бактерий относятся к фототрофам, но кислород они не выделяют. Основная задача бактерий в биосфере – вводить в биотический круговорот абиогенные неорганические вещества, фиксировать азот из атмосферы, накапливать органику и энергию для всей биоты, разлагать отжившие организмы, образовывать почву.

2. Подцарство архебактерий (древних бактерий). Их около 40 видов. Они относятся к хемотрофам и обладают способностью жить в экстремальных условиях: в горячих источниках при 100 °C и выше, при повышенной кислотности среды (при рН=1). Их задача – вовлекать в биотический круговорот новые массы химических элементов, «снабжать» энергией высокоорганизованные организмы.

З. Подцарство цианобактерий. Их больше всего, около 2500 видов. По способу питания среди них есть хемотрофы, фототрофы и гетеротрофы. Они обладают удивительной живучестью в самых суровых условиях: переносят очень низкие температуры, бескислородную среду, высокую радиоактивность (их находят даже в ядерных реакторах), жёсткий ультрафиолет. Образуют множество форм в виде колоний, нитей, глобул. В качестве зелёного налета их можно обнаружить на стволах деревьев, на камнях, в водоёмах. В симбиозе с бактериями они образуют «маты», своеобразные подушки. Фиксируют 90 % азота, потребляемого биотой. Цианоактерии представляют собой древнюю часть биоты. Их ещё называют пионерами биосферы, поскольку они первыми создали кислородную атмосферу, а вместе с бактериями – первую почву. Бактерии и цианобактерии – единственные из всего живого мира организмы, способные создавать собственные экосистемы, независимые от эукариотов, и благодаря этому выживать без их сложных экосистем. Все другие организмы зависят от синтетической и деструктивной деятельности этих пионеров биосферы.

Обратимся теперь к надцарству эукариотов (ядерных организмов), куда входят царство растений, царство грибов и царство животных. Рассмотрим их последовательно.

Царство растений представлено множеством видов водорослей, багрянковых (морские растения бурого цвета) и высших растений. Все они фототрофы. Основная их биосферная функция – трансформировать солнечную энергию в биологическую форму энергии, создавать энергетическую и пищевую базу биоты, «поставлять» свободный кислород в атмосферу.

Царство грибов относится к сапрофитам, то есть питающимся за счёт разложения органики. Они хорошо переносят экстремальные условия. В деструктивной функции им нет равных. Они, например, разлагают древесину, которая не поддаётся бактериям. Без них леса были бы завалены сухостоем. Это и является их главной ролью в биосфере. Кроме того, они имеют большое почвообразующее значение, так как обогащают её разложенной органикой, а своими гифами формируют почвенную структуру.

Царство животных – самое разнообразное царство. Все животные относятся к гетеротрофам. В отличие от представителей предыдущих царств, они способны к активному движению. К движению «против стока», то есть способны двигаться против течения, против ветра, преодолевать земное притяжение. С этим связана их роль регулятора биотического круговорота в биосфере. Эту роль они выполняют, питаясь растениями, планктоном; рассеивая по всему земному шару семена, споры и другой репродуктивный материал; создавая новые условия среды. Так мидии очищают воду в заливах и даже создают там циркуляцию воды. Бобры своими плотинами преобразуют пойменные экосистемы рек. Кроме того, регуляторная роль животных связана с тем, что они образуют в биоте сложную систему связей, повышая тем самым её устойчивость.

Разделение труда в биосфере между царствами – это условие целостности биоты.

М.М. Камшилов пишет, что весь биотический круговорот имеет как бы два этажа или два яруса. Первый – древний этаж, состоящий из одноклеточных синтетиков и деструкторов. Второй – более поздняя надстройка, состоящая из всего многообразия многоклеточных организмов. Понятно, что первый этаж более независим.

Теперь дадим представление о биотическом круговороте. Бесчисленное количество организмов биоты быстро исчерпало бы все вещественные и энергетические ресурсы биосферы, если бы биота не имела хорошо отлаженной системы деструкции (разложения) уже отживших организмов и не возвращала бы природе взятое у неё как бы напрокат. Но биота благодаря деструкторам (бактериям, грибам и другим организмам) постоянно возвращает в природу «отработанное» вещество и затем снова его использует. Этот постоянный круговорот вещества, идущий через биоту и осуществляемый живым веществом за счёт вбираемой им солнечной и земной энергий, называется биотическим круговоротом. Он существует столько же лет, сколько существует биота и биосфера.

Скорость биотического круговорота фантастическая. Вся масса биоты обновляется в среднем за 8 лет. Фитомасса суши (растения и другие) обновляется за 14 лет; фитомасса океана – за 33 дня; фитопланктон – за 1 день. Вся вода гидросферы проходит через биоту за 2800 лет; кислород атмосферы – за 2000–5000 лет; углекислый газ атмосферы – за 6,3 года. Более длительны в биосфере циклы углерода, азота, фосфора – они совершаются за миллионы лет.

Следует сказать, что биотический круговорот не замкнут. Часть вещества (около 10 %) не возвращается в него, а уходит в виде отложений и захоронений в литосферу, трансформируясь там в биогенные породы. Чтобы восполнить потерю, биота, благодаря синтетической деятельности своего древнего «этажа» – архебактерий, бактерий-хемосинтетиков, цианобактерий – добавляет недостающий материал из продуктов магматической активности недр Земли. Так живое вещество производит определённую большую геологическую работу. И образуется уже грандиозный геологический или биосферный кругооборот вещества. О его особенностях и значении будем говорить в других главах.

Сначала Вернадский всю работу живого вещества разделил на два рода: химическую и механическую. А затем более подробно распределял её на 9 функций: газовую; кислородную; окислительную; кальциевую; восстановительную; концентрационную; функцию разрушения органики; функцию восстановительного разложения; функцию метаболизма и дыхания организмов.

Ф.Я. Шипунов же выделяет 5 функций биоты: газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную, просто биохимическую и биохимическую функцию человеческой цивилизации.

Мы будем рассматривать функции живого вещества, описанные А.В. Лапо: энергетическую, концентрационную, деструктивную, средообразующую, транспортную. На наш взгляд они более наглядно характеризуют работу живого вещества в биосфере.

1. Энергетическая функция. Это фундаментальная функция живого вещества, благодаря которой биосфера насыщается энергией и происходит запас её впрок. Как мы уже упоминали, эту энергию живое вещество вбирает благодаря фотосинтезу из потока солнечного излучения и благодаря процессу хемосинтеза – из химических соединений веществ в земных недрах. Будучи «уловленной» живым веществом, эта энергия частично (10 %) потребляется самими «энергетиками», а другая часть распределяется по биологическим цепям и экосистемам всей биоты. Часть её «запасается» в виде горючих ископаемых и других горных пород, насыщая энергией глуби Земли. Ныне человечество эту, накопленную за миллионы лет энергию, выпускает в «воздух», и почти всю уже выпустило, не считаясь с законами биосферы.

2. Концентрационная функция. Эта функция заключается в концентрации, собирании в живых организмах тех или иных химических элементов, рассеянные в биосфере. Живое вещество собирает их из разбавленных растворов в морях, из почвы, из воздуха. Активнейшими собирателями-концентраторами являются микроорганизмы. Одни бактерии концентрируют марганец, другие железо, третьи серебро. Так содержание марганца в своих клетках они увеличивают (по сравнению с концентрацией в среде) в 1 200 000 раз; железа – в 650 000 раз; ванадия – в 420 000 раз. Благодаря этим бактериям появились огромные залежи железных и марганцевых руд, бокситов и другие. Организмы, строящие свои скелеты на основе кремния (диатомовые водоросли, радиолярии) или кальция (фораминиферы, коралловые полипы), являются «виновниками» мощных отложений кремнезёмов, мела, мрамора и так далее. Технологи научились, используя эти свойства бактерий, обогащать бедные урановые, медные, цинковые и другие руды.

Способность концентрировать отдельные химические элементы, причём в заметных количествах, есть и у некоторых растений. Так водоросль фукус накапливает титан в 10000 раз больше, чем его имеется в окружающей морской воде. Бурые водоросли содержат в 1 тонне биомассы до нескольких килограммов йода и много никеля. В золе плауна булавовидного – 52 % окиси алюминия, а в золе древесины австралийского шелковистого дуба её оказывается даже 79,6 %. В США германий и селен получают из растений. Американский дуб крупноплодный в 1 килограмме древесины имеет до 200 миллиграмм чистой меди. Сосна концентрирует бериллий; ива и берёза в листьях – стронций и барий; лиственница – марганец и ниобий; черёмуха, осина, пихта – торий; все растения – цинк. Золото «собирают» – кукуруза, дуб, хвощ полевой, бурые и красные водоросли. Полынь может содержать до 85 грамм золота в 1 тонне золы.

Некоторые морские животные также способны в тысячи и миллионы раз концентрировать элементы из морской воды. Асцидии содержат до 15 % соединений ванадия. Моллюски «выбирают» никель; медузы – цинк, алюминий, свинец; омары – кобальт; осьминоги – медь.

3. Деструктивная функция. Эта функция состоит в механическом, химическом и биохимическом разрушении органической и неорганической материи. Морские сверлильщики (цианобактерии, водоросли, черви) «просверливают» известняки, рыбы «раскусывают» коралловые рифы. Некоторые бактерии разрушают стекло. Для своей деструктивной деятельности цианобактерии, бактерии, грибы и лишайники выделяют кислоты: серную, азотную, угольную, органические кислоты. Есть бактерии, которые окисляют даже золото. Растения тоже выделяют разъедающие агенты. Так корни ели выделяет кислоты.

4. Средообразующая функция. Это самая интересная, самая творческая функция живого вещества. Часто говорят, что среда действует на живое – и гораздо реже вспоминают, что живое не остаётся в долгу и тоже действует на среду и изменяет её, приспосабливая для «своих нужд». Живое вещество изменяет механические, электрические, магнитные, химические, климатические и другие параметры среды. Черви и земляные насекомые разрыхляют почву, цианобактерии своими нитями укрепляют её. Бактерии образуют плывуны. На Чёрном и Белом морях обнаружены большие электрические поля, созданные фитопланктоном: отрицательные поля – живым планктоном, и положительные поля – отмирающим. Светящиеся организмы освещают водные массы морей. Байкал славится чистотой своей воды благодаря деятельности маленького байкальского рачка эпишуры, который трижды за год процеживает всю воду озера. Морские животные поддерживают солевой состав океана на определённом уровне. Эвкалипты осушают заболоченные места. Леса создают свой климат: увеличивают количество осадков, очищают атмосферу, изменяют динамику ветров. Бобры, строя 100-метровые плотины, и затопляя поймы лесных рек, создают новые экосистемы. Эти примеры говорят о многообразной творческой работе живого вещества по изменению среды в биосфере.

5. Транспортная функция. Это работа живого вещества по перемещению в вертикальном и горизонтальном направлениях масс вещества. Ветры, течения, оползни переносят большие количества вещества. Но живое вещество отличается в этой своей работе от неживых факторов тем, что оно способно активно действовать и перемещать вещество против «стока» – против течения, против ветра, против сил гравитации. Чего стоят передвижения масс рыбы, идущей против течения на нерест, перелёты птиц, а перекочёвка больших стад животных. Роющие животные передвигают горы почвы. Растения переносят массы воды своей всасывающей и испаряющей функциями. Так при образовании 1 грамма биомассы высшие растения расходуют до 100 грамм воды.

Таким образом становится понятно, что живое вещество активно участвует во всех процессах биосферы, производя громадную геологическую работу и тем самым формируя биосферу, её облик и характер. Отсюда можно заключить, что функционирование, работа живого вещества – основа существования биосферы.

Глава 7. Информационное поле биоты

Поле биосферной разумности. Информатика клеток и их «разговоры» друг с другом. Три информационные системы живого вещества – едины для всей биоты. О порождении в биосфере мозга.

Один мальчик спросил своего папу: «Папа, а есть ли у вирусов мозг?» Мы уже говорили, что биота миллионоглаза и многоглава. А вот есть ли у биоты собственный мозг? – зададим и мы детский вопрос. Несмотря на кажущуюся нелепость вопроса, спешить с ответом не надо – порой детские вопросы приводят к необычным и неожиданным открытиям. Сходность этих двух вопросов в том, что они вопрошают о невидимом: вирус невидим, поскольку это самая малая единичка живого вещества, а биота – самая большая. Вместе с тем есть нечто целостное, исполненное живого разума и смысла, что объединяет эти две крайности проявления живого вещества. Это некое невидимое поле, поле биосферной разумности. Биосфера полна могущественных невидимок. Одна из таких невидимок – информационное поле биосферы, а точнее, биоты. О нём и пойдёт речь в этой главе.

Наука совсем недавно приступила к исследованию этого поля, сделаны лишь первые шаги. Ещё очень много неизвестного и непонятного. Но уже проясняется его фундаментальное значение для биоты, для биосферы в целом. До сих пор мы говорили об энергетических процессах, протекающих в биосфере и представляющих основу её существования, говорили о биотическом круговороте, черпающим энергию от солнечного излучения и из земных недр. Но, кроме энергетических, в биоте идут фундаментальные процессы и иного рода – это информационные процессы. Без них она так же не могла бы существовать, как и без энергии.

Всякая живая клетка, всякий организм – сложнейшая информационная система, по своему информационному совершенству превосходящая компьютеры, созданные человеком.

Главная информация клетки и организма записана в их геноме, в ДНК. Но этим дело не ограничивается. В клетке есть и другие информационные системы. Мозаика липопротеидных комплексов на мембранах внутри клетки и на её внешней поверхности тоже представляет собой информационную систему, которая работает, пропуская потоки гормонов и медиаторов, несущих определённые сигналы. С липопротеидными комплексами связаны биоэлектрические потенциалы, имеющие особую информацию. Вообще клетки и её структуры, образуют свои электромагнитные поля и излучения, несущие биологическую информацию. Можно сказать, что вокруг каждой клетки существует маленькое электромагнитное информационное поле.

Благодаря этим информационным системам клетка способна существовать и реагировать на изменения, происходящие в жизненной среде. С помощью гормонов, медиаторов, электромагнитных потенциалов и излучений клетки имеют возможность как бы «разговаривать» друг с другом. Установлено, что живые клетки и ткани сами излучают слабый видимый и ультрафиолетовый свет. Ещё в 1923 году А.Г. Гурвич открыл ультрафиолетовые лучи, излучаемые делящимися клетками. Эксперименты же В.П. Казначеева показали, что с помощью ультрафиолетового излучения клетки сигнализируют другим клеткам о своём состоянии. Так погибающие клетки посылают сигнал, от которого начинают погибать и нормальные соседние клетки. А вот электростатическое поле способствует более интенсивному делению клеток. В опытах с амфибиями и млекопитающими было установлено, что раны под действием электростатического поля заживали в два раза быстрее обычного. Выявлено, что слабое переменное магнитное поле подавляет деление клеток и рост тканей. Так червь-планария у катода на месте хвоста отращивает голову – по-видимому, ей для формирования головной части нужен отрицательный потенциал. Организмы сами излучают электромагнитные волны высоких частот, влияющие на формообразование организма во время его развития.

У сложных организмов работают ещё более мощные информационные системы. Так у высших животных кроме первичных информационных систем – генетической, медиаторной и электромагнитной – имеется ряд других более сложных систем: гормональная, иммунная и нейронная. Безусловно, эти сложные системы включают в себя, как составную часть, и первичные информационные системы. Информационные процессы на уровне клеток и организмов изучены довольно хорошо.

А существуют ли информационные процессы в глобальной системе биосферы, на уровне биоты? Да, существуют. Вся биота пронизана, наполнена биологической информацией. Благодаря ей всё живое, обмениваясь информацией друг с другом, существует и работает. Благодаря ей осуществляет своё единство во времени и в пространстве и формируется как целое. Вечный двигатель биоты остановился бы, если бы прекратилась передача информации во времени – от поколения к поколению – и в пространстве – внутри сообществ организмов, живущих одновременно. Биологи передачу биологической информации во времени называют – вертикальной передачей, а передачу в пространстве – горизонтальной.

О трех видах биологической информации в биоте

Теперь расскажем о трёх видах биологической информации, трёх видах информационных систем, которые играют основную роль в функционировании информационного поля биоты. Это генные биоинформационные системы, химические (медиаторные) и электромагнитные.

Современная генетика показала, что генетическая информация может передаваться не только вертикально – в процессе размножения в пределах одного вида, но и горизонтально – между организмами разных видов. Стало известно, что отдельные гены с помощью вирусов, плазмид, транспозонов в процессе симбиоза способны как бы перепрыгивать, путешествовать от организма к организму. Причём, это могут быть организмы отдалённые друг от друга, из разных видов, даже из разных царств. Один и тот же генетический элемент может «перепрыгнуть» от гриба к растению, на котором этот гриб паразитирует, а от растения – к насекомому, которое «дружит» с этим растением и так далее.

В связи с этим генетик Р.В. Хесин в 1984 году предположил, что существует единый генетический фонд биосферы, то есть всё живое планеты имеет как бы единый банк, общую библиотеку генетической информации, распределённой во множестве организмов, видов и экосистем. И всякий организм может черпать из этого общего банка необходимую ему генетическую информацию, «подпитывается», обменивается ею и, благодаря этому, быть генетически связанным со всеми организмами биосферы. Этот единый генетический фонд и составляет генетическую часть информационного поля биоты.

Поэтому так тревожатся биологи и экологи, когда из жизни, из биосферы исчезает один вид за другим. Ведь при этом необратимо разрушается общая генетическая система биосферы, общий источник, откуда черпается богатство, разнообразие, надёжность генетической информации всех организмов Земли. В том числе и человека. Биологами давно замечено, что, например, с уничтожением одного вида цветкового растения исчезает несколько видов насекомых, жизненно связанных с ним. Начинаются «цепные реакции» разрушения генного фонда биосферы. Тем самым резко обедняется генетическая информация каждого отдельного организма. Уменьшается его генетическая надежность и устойчивость. Искажаются генетические процессы, особенно у человека. Под воздействием отрицательных факторов (радиационных, химических и т. п.) генетическая информация человека разрушается. А свежую генетическую информацию, «генетические запчасти», чтоб укрепить и обновить своё генетическое «хозяйство», свою генетическую память взять неоткуда. И вот всё больше генетических болезней преследует человека, всё больше неполноценных людей рождается на свет. Ныне генетики насчитывают более 2000 болезней, связанных с разрушением генетической памяти человека.

А всё потому, что один человек, например, сорвал последний цветок ландыша, а другой убил последнюю дрофу, а третий срубил последнюю сосну. И тем самым уничтожил те гены, которые незаменимы не только в биосфере, но и в его собственном, человеческом организме. И вот человек уже не имеет ни генетической, ни иммунной защиты и прочности, дабы противостоять всё возрастающему натиску таких заболеваний как рак, СПИД, аллергия, вирусные инфекции. Даже атеросклероз связан с генетическими нарушениями.

Ко второму важнейшему виду биологической информации поля биоты относится «химическая» информация. Она существует благодаря сигнальным биологическим молекулам: ферромонам, гормонам, медиаторам и другим биологически активным соединениям. Потоки этих сигнальных молекул образуют химические информационные связи в экосистемах. Без них нельзя представить нормальную жизнь растений, насекомых, животных. Так для муравьёв важны ферромоны. Это такие сигнальные молекулы, с помощью которых муравьи сообщают друг другу сведения об опасности, о местонахождении и так далее. Рыбы тоже большую информацию получают благодаря запахам. Их обонятельные хеморецепторы (специальные клетки) очень чувствительны к молекулам разнообразных веществ. В океане рыбы на громадном расстоянии улавливают запах родной реки, там, где они появились на свет, – и идут в эти реки на нерест. Есть особые организмы обладающие хеморецепторами, реагирующими на отдельные ионы. Так ночесветки – одноклеточные светящиеся морские организмы – увеличивают своё свечение если добавить в воду ничтожное количество ионов сахара или натрия.

Химические связи, сложные системы «химической» информации, организующие целостность экологических систем, – незаменимая часть единого информационного поля биоты. К сожалению, человек своими химическими отбросами грубо нарушает эту тонкую систему химических связей и информаций, существующих в природе.

Третий важный вид информации, образующий информационное поле биоты, – это электромагнитная форма биологической информации. Мы уже говорили, что всё живое способно само создавать электромагнитные потенциалы и излучения, воспринимать их, и благодаря этому, передавать важную биологическую информацию. Это относится ко всем организмам, от одноклеточных до высших.

Так семена пшеницы, ржи, ячменя имеют своё магнитное поле. Дафнии ориентируются с помощью магнитного поля. То же известно о птицах и насекомых. Магнитную локацию в свой жизни применяют рыбы. Так щука способна создавать в области своих глаз переменное магнитное поле около 9 герц и благодаря этому отыскивать свои жертвы. С помощью электрических импульсов рыбы вообще «переговариваются». Нильская щука, скат, акула, осетровые имеют электрорецепторы – клетки чувствительные к электрическим сигналам. С их помощью они «видят» в воде добычу, так как другие рыбы генерируют электросигналы и тем самым обнаруживают себя. Эвглена – одноклеточный организм – чувствует радиоволны и плывёт по направлению к их источнику. У кальмара на хвосте особые «глаза» – тепловидящие. С их помощью он видит любой предмет, испускающий инфракрасные лучи, которые являются электромагнитными колебаниями «надсветового» спектра. Пчёлы, наоборот, видят очень короткие электромагнитные волны – ультрафиолет при длине волны 300 нм. Как всё живое, человек тоже оказался во власти этих свойств. Так вокруг человека существует электрическое поле, простирающееся до 10–25 сантиметров. Образуется вокруг него и магнитное поле, особенно вокруг головы и сердца. Эти поля имеют свою информационную нагрузку.

Как же проявляет себя электромагнитная информационная система в целой биоте, в масштабах биосферы? 0твет подскажет нам следующий пример. В магнитосфере возникла магнитная буря (которая прямым образом действует на электромагнитную систему информации) – сразу же по всему земному шару отмечается пик дорожных происшествий, скачок увеличения смертности людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, резкое падение творческих способностей, вспышки эпидемий. То есть, электромагнитная система магнитосферы реализует единый механизм информационного действия на всю биосферу.

Таким образом, три отмеченных информационных системы живого вещества – генная, химическая (медиаторная) и электромагнитная – касаются всего живого, всей биоты. Они универсальны: вирусы, бактерии, растения, животные – все имеют к ним отношение. Если биоту планеты сравнить с оркестром, то генную память биоты можно назвать партитурой, систему химической информации – инструментарием этого оркестра, а электромагнитную систему – дирижёрским пультом.

До сих пор мы говорили об одномоментном проявлении информационного поля биоты, о проявлении его в пространстве. А как оно реализуется во времени?

С течением времени в биосфере одновременно с наращиванием энергетических процессов и накоплением энергии происходит наращивание и биологической информации. Информационное поле биосферы, насыщаясь информацией и всё более сгущаясь, «откладывало» информационные «запасы» в своём генном фонде, в своей генетической памяти. На протяжении фанерозоя эти сгущения биологической информации вызвали к жизни многообразные нейронные структуры – мощные биологические центры информации, которые привели к появлению мозга.

Известный французский палеонтолог и философ Тейяр де Шарден утверждал, что мозг, а затем и человек, появились благодаря усилиям всей биосферы. Появились как бы в фокусе сгущения, концентрации всего информационного поля биосферы. Это мнение конкретного учёного.

Человек, благодаря своему мозгу, благодаря творческим усилиям разума, резко увеличил мощность информационного поля биосферы и её творческий потенциал.

Но, увы, по мере возрастания своего могущества человек всё более стал преступать законы биосферы, разрушая её и себя одновременно. Многочисленные радио и телевизионные станции, промышленность, транспорт, военная техника (радиолокация и пр.) выплескивают в биосферу столь мощные потоки электромагнитных излучений, что в спектре радиочастот (да и других частот) Земля в космосе «светит» как яркая звезда, сопоставимая с Солнцем. Это сильно нарушает функционирование электромагнитной составляющей единого информационного поля биосферы и отрицательно сказывается на жизнедеятельности всех организмов Земли.

Глава 8. Магнитосфера и биосфера

Фундаментальная связь магнитосферы с биосферой. Биосферные функции магнитосферы. О пульсации Солнца. Геофизические следствия солнечной активности.

Солнечно-земные связи

Люди живут в магнитном и электромагнитном мире и как бы не ощущают на себе их действий. Но вот наступает какая-то нестабильность: нарушена радиосвязь; на дорогах резко увеличилось число аварий; эпидемии охватывают многие страны; невесть откуда взявшиеся тучи саранчи сметают на своём пути все растения до травинки. В чём причина, что произошло в мире? Оказывается, прошла серия геомагнитных бурь и обнаружилось действие магнитного поля на людей и на всё живое. Тут становится ясно, что мы (как и всё живое), живя в этом магнитном океане, в магнитной сфере, которая на нас действует, не всегда замечаем её, как обитатели подводного мира не замечают воду.

Магнитосфера – невещественная оболочка Земли, которая, как и другие – вещественные (литосфера, гидросфера и атмосфера), – неотъемлемо связана с биосферой и определённой своей частью входит в неё. Но мало сказать, что магнитосфера связана с биосферой. 0на, в отличие от других оболочек, буквально пронизывает биосферу, всю её биоту. Благодаря этому у неё особая роль. Имея такую внутреннею связь с живым веществом, с биотой, с её информационным полем, более того одномоментно, практически мгновенно действуя сразу на всю биоту планеты, она ежесекундно связывает её в единое образование. Наука пока мало преуспела в изучении этого вопроса, но уже вполне можно утверждать, что магнитосфера связана с живым веществом на таком фундаментальном уровне, что без неё жизнь на Земле не могла бы ни появиться, ни продолжаться.

Об особенной роли магнитного поля Земли свидетельствуют следующие данные палеомагнетизма: магнитосфера Земли существует, не прерываясь с момента образования земного ядра – это практически совпадает с длительностью существования жизни на Земле. Магнитосфера отличается стабильностью. Её параметры изменялись лишь в короткие периоды солнечной активности и в моменты галактических возмущений. Остальное время они практически не менялись. Сейчас напряжённость магнитного поля Земли равняется 0,6 Гс. Видимо, этот уровень наиболее оптимальный для жизни.

Когда с помощью космической техники стали измерять магнитные поля других планет, то обнаружили, что магнитное поле сходное с земным есть ещё лишь на Юпитере и Сатурне. Марс, Венера и Меркурий имеют столь слабые магнитные поля, что их не сразу и измерили. Например, на Марсе оно равно 64 гаммам. Луна имеет лишь следы утраченного магнитного поля, «застрявшего» в её породах с давних времен.

Эксперименты, проведённые учёными, показали насколько важно магнитное поле Земли для всего живого. В камеры, изолированные от магнитного поля Земли, помещали животных. В результате животные слабели и заболевали, у них выпадали волосы, неправильно делились клетки, они теряли способность размножаться и погибали. Люди даже после краткого пребывания в таких камерах чувствовали себя очень плохо, у них ухудшалось психическое состояние, нарушались суточные ритмы. В результате было установлено, что магнитное поле Земли обеспечивает синхронность деления клеток, регулирует биоритмы организма, обуславливает упорядоченность протекания внутриклеточных биохимических процессов.

Следует заметить, что организмы особенно чувствительны к изменениям именно слабых магнитных полей, близких по своей силе к напряжённости магнитного поля Земли. Организмы как бы настроены на него. Сильные же магнитные поля не оказывают регулирующего действия на живое.

Помимо организации ритмических процессов в живом веществе, магнитное поле Земли обеспечивает упорядоченность массовых перемещений живых организмов в пространстве биосферы. Так перелёты птиц, миграции рыб, полёты насекомых не могли бы совершаться без их способности ориентироваться в пространстве с помощью магнитного поля. Даже растения свои побеги и корни ориентируют, сообразуясь с направлением магнитных линий. Не исключение и микроорганизмы – они передвигаются тоже с учётом земного магнетизма.

И ещё одну важнейшую функцию в биосфере выполняет магнитосфера. Она защищает живую природу от вторжения жёстких излучений, испускаемых Солнцем (энергичных протонов и радиоволн) и, ещё более интенсивных и высокоэнергичных, приходящих из глубин Галактики. Прорываясь на Землю, когда она на какой-то момент оказывается незащищённой, они губительно действуют на всё живое – поражают, вызывают множественные мутации и другие изменения в живых организмах. Так 700 000 лет назад, когда произошла инверсия (переполюсовка) магнитного поля Земли, и в связи с этим Земля оказалась беззащитной, – внезапно вымерли многие виды микроорганизмов. Многие другие биосферные катастрофы учёные тоже связывают в конечном счёте с резкими изменениями магнитосферы Земли.

Что собой представляет магнитосфера Земли? Это магнитное поле Земли, видоизмененное взаимодействием с солнечным магнитным полем, его плазмой и излучениями. Состоит оно из основного – постоянного поля, имеющего северный и южный полюса, и дополнительного – переменного. По научным представлениям, магнитосфера образована циркуляцией жидкой части металлического ядра Земли. Свою лепту в магнитосферу вносит и остаточный магнетизм материковых пород, а также процессы, идущие на поверхности Земли. Сильно нарушает симметрию магнитосферы Земли, так называемый «солнечный ветер», вырываясь в виде плазмы и оказывая на неё давление. Поэтому на дневной стороне Земли она имеет сферу уплотнения на расстоянии 10 земных радиусов от планеты; а на ночной – «хвост» размыкающихся силовых линий, уходящих в пространство на 1000 земных радиусов.

Становится понятно, что магнитосфера Земли теснейшим образом связана с активностью Солнца. Поэтому для характеристики функционирования магнитосферы расскажем и о солнечно-земных связях.