Біосфера - зовнішня оболонка землі, розвиток якої визначається постійним припливом сонячної енергії. Складна організація біосфери пов'язана з діяльністю живої речовини - сукупності всіх особин кожного виду живих істот.
Жива речовина існує на Землі у формі безперервного чергування поколінь. Завдяки цьому сучасне живе речовина виявляється генетично пов'язаним з живою речовиною всіх минулих геологічних епох. Жива речовина пов'язано з відсталим речовиною - атмосферою (до рівня озонового екрану), повністю з гідросферою і літосферою, головним чином в межах грунту, але не тільки.
Атмосфера, гідросфера і грунт впливають на живу речовину біосфери, забезпечуючи його мінеральним харчуванням, водою повітрям. Наприклад, характер рослинності залежить від ступеня зволоження грунту.
Ступінь зволоження грунту
Помірне, надмірне і оптимальне
Переважання болотної рослинності
Жива речовина біосфери неоднорідне і має трьома типами трофічних взаємодій: автотрофне, гетеротрофні, міксотрофное. Трофічні екологічні взаємодії сприяють перетворенню неорганічного (відсталого) речовини в органічне і зворотного перебудові органіче6скіх речовин в мінеральні. Представники кожного царства, типу і класу виконують свої функції в екологічні взаємодіях на рівні біосфери.
Космічні випромінювання в біосфері перетворюються в різноманітні види енергії. Перетворення енергії відбувається в процесі її циркуляції між речовиною планети і живими організмами біосфери - біогеохімічного кругообігу речовин: переміщення величезних мас хімічних елементів, перерозподілу накопиченої в процесі фотосинтезу енергії, перетворення інформації. Биогеохимический круговорот речовин забезпечує безперервність життя в біосфері при кінцевій кількості речовини і постійного притоку сонячної енергії, перетворює лик планети, фізико-хімічне середовище проживання живих істот, включаючи людину.
Природокористування - об'єктивна оцінка стану і оптимізація використання природних ресурсів і умов навколишнього природного середовища, їх охорони і відтворення.
Згідно В.І. Вернадському речовина біосфери складається з:
· Живого речовини - біомаси сучасних живих організмів;
· Біогенних речовин - всіх форм детриту, а також торфу, вугілля, нафти і газу біогенного походження;
· Биокосное речовини - сумішей біогенних речовин з мінеральними породами небіогенного походження (грунт, мули, природні води, газо- та нафтоносні сланці, бітумінозні піски, частина осадових карбонатів);
· Відсталу речовину - гірських порід, мінералів, опадів, не порушених прямим біогеохімічним впливом організмів.
Центральним у цій концепції є поняття про живу речовину, яке В.І. Вернадський визначає як сукупність живих організмів. Крім рослин і тварин, В.І. Вернадський включає сюди і людство, вплив якого на геохімічні процеси відрізняється від впливу інших живих істот, по-перше, своєю інтенсивністю, що збільшується з ходом геологічного часу; по-друге, тим впливом, яке діяльність людей робить на іншу живу речовину.
Це вплив позначається насамперед у створенні численних нових видів культурних рослин і домашніх тварин. Такі види не існували раніше і без допомоги людини або гинуть, або перетворюються в дикі породи. Тому Вернадський розглядає геохімічну роботу живої речовини в нерозривному зв'язку тварини, рослинного царства і культурного людства як роботу єдиного цілого.
На думку В.І. Вернадського, в минулому не додавали значення двом важливим факторам, що характеризують живі тіла і продукти їхньої життєдіяльності:
· Відкриттю Пастера про перевагу оптично активних з'єднань, пов'язаних з діссімметрічностью просторової структури молекул, як відмінної риси живих тіл.
· Явно недооценивался внесок живих організмів в енергетику біосфери і їхній вплив на неживі тіла. Адже до складу біосфери входить не тільки жива речовина, але і різноманітні неживі тіла, які В.І. Вернадський називає відсталими (атмосфера, гірські породи, мінерали і т.д.), а також і біокосні тіла, утворені з різнорідних живих і відсталих тіл (грунти, поверхневі води тощо). Хоча жива речовина по обсязі і вазі складає незначну частину біосфери, пов'язаних зі зміною вигляду нашої планети.
Оскільки жива речовина є визначальним компонентом біосфери, остільки можна стверджувати, що воно може існувати і розвиватися тільки в рамках цілісної системи біосфери. Тому не випадково В.І. Вернадський вважає, що живі організми є функцією біосфери і найтіснішим образом матеріально й енергетично з нею пов'язані, є величезною геологічною силою, її визначальної.
Вирішальне відмінність живої речовини від відсталого полягає в наступному:
· Зміни та процеси в живій речовині відбуваються значно швидше, ніж у відсталих тілах. Тому для характеристики змін у живій речовині використовується поняття історичного, а у відсталих тілах - геологічного часу. Для порівняння зазначимо, що секунда геологічного часу відповідає приблизно ста тисячам років історичного;
· В ході геологічного часу зростають міць живої речовини і його вплив на відсталу речовину біосфери. Це вплив, указує В.І. Вернадський, виявляється насамперед "у безупинному біогенному струмі атомів з живої речовини у відсталу речовину біосфери і назад";
· Тільки в живу речовину відбуваються якісне зміни організмів у ході геологічного часу. Процес і механізми цих змін уперше знайшли пояснення в теорії походження видів шляхом природного відбору Ч. Дарвіна (1859 г.);
· Живі організми змінюються в залежності від зміни навколишнього середовища, адаптуються до неї і, відповідно до теорії Дарвіна, саме поступове нагромадження таких змін служить джерелом еволюції.
В.І. Вернадський висловлює припущення, що жива речовина, можливо, має і свій процес еволюції, що виявляється в зміні з ходом геологічного часу, поза залежністю від зміни середовища.
Для підтвердження своєї думки він посилається на безупинний ріст центральної нервової системи тварин і її значення в біосфері, а також на особливу організованість самої біосфери. На його думку, у спрощеній моделі цю організованість можна виразити так, що жодна з крапок біосфери "не попадає в те саме місце, в ту ж точку біосфери, у який коли-небудь була раніше". У сучасних термінах це явище можна описати як необоротність змін, які властиві будь-якому процесу еволюції і розвитку.
Безперервний процес еволюції, що супроводжується появою нових видів організмів, впливає на всю біосферу в цілому, в тому числі і на природні біокосні тіла, наприклад, грунту, наземні і підземні води і т.д. Це підтверджується тим, що грунти і ріки девону зовсім інші, чим третинної і тим більше нашої епохи. Таким чином, еволюція видів поступово поширюється і переходить на всю біосферу.
Оскільки еволюція і виникнення нових видів припускають існування свого початку, остільки закономірно виникає питання: а чи є такий початок у життя? Якщо є, то де його шукати - на чи Землі в Космосі? Чи може виникнути живе з неживого?
Над цими питаннями протягом сторіч задумувалися багато релігійних діячів, представники мистецтва, філософи, вчені. В.І. Вернадський докладно розглядає найбільш цікаві точки зору, що висувалися видатними мислителями різних епох, і приходить до висновку, що ніякої переконливої відповіді на ці питання не існує. Сам він як учений на початку дотримувався емпіричного підходу до вирішення зазначених питань, коли стверджував, що численні спроби знайти в древніх геологічних шарах Землі сліди присутності яких-небудь перехідних форм життя не увінчалися успіхом. У всякому разі деякі останки життя були виявлені навіть в докембрійських шарах, що нараховують 600 мільйонів років. Ці негативні результати, на думку В.І. Вернадського, дають можливість висловити припущення, що життя як матерія й енергія існує у Всесвіті вічно і тому не має свого початку. Але таке припущення не більше, емпіричне узагальнення, засноване на тому, що сліди живої речовини дотепер не виявлені в земних шарах. Щоб стати науковою гіпотезою, воно повинно бути погоджено з іншими результатами наукового пізнання, в тому числі і з більш широкими концепціями природознавства і філософії. У всякому разі не можна не рахуватися з поглядами тих натуралістів і філософів, що захищали теза про виникнення живої матерії з неживої, а в даний час навіть висувають обгрунтування гіпотези і моделі походження життя.
Припущення щодо абіогенного, чи неорганічного походження життя робилися неодноразово ще в античну епоху, наприклад, Аристотелем, що допускав можливість виникнення дрібних організмів з неорганічної речовини. З виникненням експериментального природознавства і появою таких наук, як геологія, палеонтологія і біологія, така точка зору зазнала критики як не обґрунтована емпіричними фактами. Ще в другій половині XVII ст. Принцип, проголошений відомим флорентійським лікарем і натуралістом Ф. Реді, що все живе виникає з живого. Утвердженню цього принципу сприяли дослідження знаменитого англійського фізіолога Вільяма Гарвея (1578-1657), який вважав, що усяка тварина походить з яйця, хоча він і допускав можливість виникнення життя абіогенним шляхом.
Надалі, у міру проникнення фізико-хімічних методів у біологічні дослідження знову й усе наполегливіше стали висуватися гіпотези про абіогенне виникнення життя. Вище ми вже говорили про хімічну еволюцію як передумові виникнення предбіотичною, або предбиологической стадії виникнення життя. З зазначеними результатами не міг не рахуватися В.І. Вернадський, і тому його погляди з цих питань не залишалися незмінними, але, спираючись на грунт точно встановлених фактів, він не допускав ні божественного втручання, ні земного походження життя. Він переніс виникнення життя за межі Землі, а також допускав можливість її появі в біосфері за певних умов. Він писав: "Принцип Реді ... не вказує на неможливість абиогенеза поза біосферою при встановленні наявності в біосфері (тепер чи раніше) фізико-хімічних явищ, не прийнятих при науковому визначенні цієї форми організованості земної оболонки".
Незважаючи на деякі протиріччя, навчання Вернадського про біосферу являє собою новий великий крок у розумінні не тільки живої природи, але і її нерозривного зв'язку з історичною діяльністю людства.