Природно, що в своїх побудовах В. І. Вернадський спирався на емпіричні дані свого часу, які багато в чому застаріли з позицій сучасності. Але головні його думки про унікальну роль "живого речовини", яке нерозривно пов'язане з довколишньою матерією і космічним простором, вчення про біосферу як розвивається і самоорганізується системі, ще довго будуть служити науці. Багато порушені ним проблеми залишаються досі невирішеними або спірними: виникнення життя, ноосфера та інші. Їх актуальність в наші дні свідчить про могутність і геніальності теоретичних узагальнень В. І. Вернадського, який багато в чому випередив свій час.
Погляньмо на нашу планету очима В. І. Вернадського. Він підкреслював, що хоч не ставив ніяких гіпотез, а намагався описати картину планетного процесу на основі емпіричних узагальнень. "Основні фізичні і хімічні властивості нашої планети змінюються закономірно залежно від їх віддалення від центру. В концентричних відтинках вони ідентичні, що може бути встановлено дослідженням" (В. І. Вернадський, 1926). Можливо виділити великі концентричні області і дробові всередині них, звані земними оболонками, або геосферами. Можна припускати, що в глибоких областях Землі є досить стійкі рівноважні системи: ядро і мантія, а над ними - земна кора.
Речовина ядра, мантії і земної кори, ймовірно, відокремлено один від одного, і якщо переходить з однієї області в іншу, то дуже повільно.
Чи можна відкрити біосферу? Якщо погодитися з визначенням В.І. що:
"Біосфера - це середовище нашого життя, це та" природа "яка нас оточує, та" природа "про яку ми говоримо в розмовній мові", якщо врахувати, що "Людина - перш за все - своїм диханням, проявом всіх своїх функцій, нерозривно пов'язаний з цієї "природою", хоча б він жив в місті або в відокремленому будиночку ", питання про можливість відкриття біосфери звучить чисто риторично.
І все-таки відкриття біосфери відбулося. Відбулося бо поняття біосфери і її синонім Ліка Землі, введені австpійскім геологом Е. Зюсом, виявилися ". Докорінно змінені ходом подальшого дослідження.". Тому що в результаті цих досліджень стало ". Ясно, що Лик Землі не є результатом" випадкових явищ ", а відповідає певній різко обмеженою геологічної земної оболонці - біосфері. Однією з багатьох інших, оболонок, що мають певну структуру, характерну для земних планет." Цю структуру зручно називати організованістю за характером йдуть в ній геологічних процесів ". І далі уточнюється:" Живі організми є функцією біосфери і найтіснішим образом матеріально й енергетично з нею пов'язані, є величезною геологічною силою, її визначальної ". Відповідно,". сукупність всіх живих організмів, в даний момент існуючих "визначена В.И.Вернадским як жива речовина," чисельно виражене в елементарному хімічному складі вазі і енергії ".
Тут, в цьому визначенні місця і значення живої речовини в геологічних процесах, в геологічній історії землі і криється формула відкриття біосфери, що тягне за собою безліч наслідків, які в такій же мірі є відкриттями і орієнтирами нових наукових напрямів.
Наведемо п'ять постулатів В.І.Вернадського, що відносяться до функції біосфери.
Постулат перший: "З самого початку біосфери життя, в неї входить, повинна була бути вже складним тілом, а не однорідним речовиною, оскільки пов'язані з життям її біогеохімічні функції за різноманітністю і складності не можуть бути справою якоїсь однієї форми життя". Сенс сказаного однозначний: первісна біосфера спочатку була представлена багатим функціональним різноманітністю.
Постулат другий: "Організми проявляються не одиничне, а в масовому ефекті.". І далі: "Перша поява життя. Повинно було відбутися не у вигляді появи одного якого-небудь виду організмів, а їх сукупності, що відповідає геохімічної функції життя. Повинні були відразу з'явитися біоценози".
Третій постулат: "Загалом моноліті життя, як би не змінювалися його складові частини, їх хімічні функції не могли бути порушені морфологічним зміною". Сенс наведених постулатів такий: первинна біосфера була представлена "сукупностями" організмів типу біоценозів, які і були головною "діючою силою" геохімічних перетворень, а морфологічні зміни компонентів цих "сукупностей" не відбивалися на їх "хімічних функціях".
Постулат четвертий: "Живі організми. Своїм диханням, своїм живленням, своїм метаболізмом. Безперервною зміною поколінь. Породжують одне з найграндіозніших планетних явищ. Міграцію хімічних елементів в біосфері", тому "на всьому протязі минулих мільйонів років ми бачимо утворення тих же мінералів, у всі часи йшли ті самі цикли хімічних елементів, які ми бачимо і зараз ".
І п'ятий постулат: "Усі без винятку функції живої речовини в біосфері можуть бути виконані найпростішими одноклітинними організмами".
Природно виникає питання, який же механізм функціонував і продовжує забезпечувати здатність біосфери виконувати геологічні. а також і екологічні функції?
У класичних напрямках сучасної геологічної науки рушійними силами розвитку Землі як планети покладаються її внутрішні процеси, що призводять, в кінцевому підсумку, до тих чи інших деформацій її поверхні, до боротьби ендогенних (внутрішніх) і екзогенних (зовнішніх) сил. У кращому випадку геологи сходять до визнання ролі накопичення органіки при формуванні деяких видів осадових порід, наприклад каустобиолитов, органогенних вапняків і їх метаморфічних похідних. Тим часом саме біосфера приймає на себе і переробляє основну частину припливу до поверхні Землі космічної, головним чином - сонячної енергії. Спробуємо порівняти кілька цифр.
Біологічна продуктивність біосфери, всього живого речовини Землі становить 1,7 * 1015 МДж / рік. За абсолютним своїм значенням вона порівнянна, в межах одного порядку величин, з такими глобальними геологічними процесами, як енергія припливів-течій 2,3 * 1015 MДж / рік, енергія руху повітряних мас атмосфери - 1,3 * 1015 МДж / рік і величина теплового потоку з надр Землі, рівна 1,3 * 1015 МДж / рік; на порядок вище енергії землетрусів Землі і на два порядки вище енергії річкового стоку і вулканічних вивержень.
Зіставляючи наведені цифри, необхідно мати на увазі, що значення біологічної продуктивності відповідає енергії, накопиченої в масі сухої речовини. Однак добре відомо, що накопичення якийсь маси органічної речовини, вимагає поглинання сонячної енергії на два порядки вище. Отже, реальне поглинання сонячної енергії біосферою Землі за своїми масштабами перевищує менше ніж на порядок будь-який з глобальних геологічних процесів, що формують Лик Землі.
Частина сонячної енергії поглинута біосферою і вдруге звільняється при диханні, випаровуванні і обміні речовин всіх живих організмів, фактично витрачається на хід.
процесів стабілізації складу атмосфери і водних мас,
біогеохімічної міграції атомів,
біогеохімічної переробки гірських порід приповерхневої частини Земної кори,
формування термовологісної режиму приземного шару тропосфери.
Однак енергія розвитку живої речовини, біогенна енергія, не є щось постійне. Будь-яка біологічна або биокосная система, перебуваючи в стані "стійкої нерівноваги", тобто рухомого динамічної рівноваги з навколишнім середовищем, і еволюційно розвиваючись, збільшує свій вплив на середовище. Ці позиції закріплені в двох біогеохімічних принципах В.І.Вернадського:
Геохімічна биогенная енергія прагнути в біосфері до максимальному прояву (перший біогеохімічний принцип) і
При еволюції видів виживають ті організми, які своїм життям збільшують биогенную геохімічну енергію (другий біогеохімічний принцип).
Все сказане робить необхідним уточнити "що є біосфера, який її склад?" і ми знову звертаємося до праць В.І.Вернадського [2.1, c.58-60] ". Речовина її (біосфери, прим.авт.) складається з семи глибоко різнорідних частин, геологічно невипадкових.
По-перше - з сукупності живих організмів, живого речовини, розсіяного в міріадах особин, безперервно вмираючих і народжуються, що володіють колосальною дієвої енергією (біогеохімічної енергією) і є могутньою геологічною силою, ніде на планеті більше не існуючої, пов'язаної з іншою речовиною біосфери тільки біогенної міграцією атомів. Концентрація живим речовиною певних хімічних елементів в біосфері є, мабуть - біогенний - геологічний процес ".
"По-друге ми маємо справу з речовиною, створюваним і переробляється життям, тобто живими організмами, з біогенним речовиною, джерелом надзвичайно потужної потенційної енергії (кам'яне вугілля, бітуми, вапняки, нафта і т.д.)".
"По-третє, ми маємо речовина, утворене процесами, в яких жива речовина не бере: відсталу речовину, з яких тільки газоподібне та рідке (і дисперсне тверде) є на поверхні біосфери носіями вільної енергії".
"Четверта частина речовини - це биокосное речовина, яке створюється одночасно живими організмами і відсталими процесами, представляючи динамічні рівноважні системи тих і інших. Такі вся океанічна і майже вся інша вода біосфери, нафту, грунт, кора вивітрювання і т.д." У цих складних біокосних "організованих масах" різко проявляється "геохимическая енергія живої речовини - биогеохимическая енергія".
"По-п'яте - речовина, що знаходиться в радіоактивному розпаді в формі небагатьох щодо міцних радіоактивних елементів .."
". Шостий формою речовини, розсіяними атомами, які безперервно створюються з усякого роду земного речовини під впливом космічних випромінювань." Пройняте все речовина біосфери ".
Нарешті сьомим типом речовини є речовина космічного походження, що надходить на поверхню Землі з космосу. "
І так, відомі склад речовини біосфери і певною мірою співвідношення окремих компонентів її речовини і основне джерело енергії його розвитку і перетворення. Які ж її межі? За В.И.Вернадскому "Межі біосфери обумовлені, перш за все, полем існування життя". Які ж критерії його існування, зокрема в межах земних надр?
"Неминуче існує нижня межа біосфери в області, в якій за умовами температури, хімічної активності і фізичного стану речовини явища життя мати місце не можуть" Це викликається трьома факторами, що проявляються в тому, що відбувається:
1) підвищення температури у напрямку до центру планети, геотермічна щабель. "
2) перехід води в газоподібний стан і
3) зникнення трьох фізичних станів хімічних сполук (твердого, рідкого і газоподібного, прим.авт.) І заміна їх єдиним глибинно-планетних станом матерії ".
При цьому неодноразово підкреслюється, що "Стратісфера - оболонка осадових порід - значною мірою явно біогенного походження і знаходиться дуже часто, може бути завжди, у верхній своїй частині в області підземного живого речовини (здебільшого у формі латентної життя) тобто в біосфері ". В якійсь мірі сказане відноситься і до метаморфічних порід і до интрузивом, якими перероблені осадові освіти або які підняті тектонічними процесами в біосферу. Повністю до біосфери відноситься також і тропосфера і частина стратосфери.
Однак при всій цій величезній потужності біосфери і її проникнення в суміжні оболонки земної кори, утворення живої речовини і реалізація його енергетичного потенціалу здійснюється в тонкому шарі на поверхні континентів і океану.
На земній поверхні жива речовина зосереджено в області геохор ". У вигляді тонкого шару (іноді В.І. називає його плівкою життя) рухомого і мінливого, величезна геологічна роль якого тільки зараз починає виявлятися, і геологами, на жаль мало враховується". Останнє зауваження В.І. правомірно і по цю пору. Треба пояснити і незвичний для нас, але звичайний для сибірських географів термін "геохор": він застосований В.І. відповідно до грецьким початком geo - Земля і hora - простір, місце, як пояс ландшафтів, замість поняття ландшафт. Надалі цей термін був широко використаний вченими Інституту географії СО РАН.
Не можна не відзначити, що плідні ідеї В.І. що стосуються ступеня впливу живої речовини на земну кору, знайшли відображення і у ландшафтоведов, що визначають потужність ландшафтної сфери принаймні не менше потужності осадової оболонки Землі. Хоча є й інші точки зору, і не завжди, вивчаючи ландшафти, доцільно досягати подібних глибин.
Всі матеріали в розділі "Екологія"