Сущность определения В.И. Вернадского биосферы как взаимодействия живых и неживых систем

Деструктивная функция  совершается представителями каждого  из царств живого вещества. Распад, разложение - неотъемлемое свойство обмена веществ  каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов  на Земле, но они же выделяют и необходимый  для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.

В процессе дыхания в  телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь  используют для фотосинтеза. Существуют и такие виды живого, для которых  разрушение отмершего органического  вещества являются способом питания. Существуют организмы со смешанным типом  питания, их называют миксотрофами.

В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органической и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.

Конечное количество вещества, которое есть в биосфере, приобрело  свойство бесконечности через круговорот веществ. Все компоненты биосферы взаимодействуют  друг с другом, обеспечивая устойчивость системы.

В ходе биогеохимических циклов атомы большинства химических элементов проходили бесчисленное количество раз через живое существо. Например, весь кислород атмосферы  «оборачивается» через живое  вещество за 2000 лет, углекислый газ - за 200-300 лет, а вся вода биосферы - за 2 млн. лет.

Живое вещество является совершенным приемником солнечной  энергии. Энергия, поглощенная и  использованная в реакции фотосинтеза, а затем запасенная в виде химической энергии углеводов, очень велика, есть сведения что она сопоставима с энергией, которую потребляют 100 тысяч больших городов в течение 100 лет. Гетеротрофы используют органическое вещество растений, как пищу: органика окисляется кислородом, который доставляют в организм органы дыхания, с образованием углекислого газа - реакция идет в обратном направлении. Таким образом, «вечной» делает жизнь одновременное существование автотрофов и гетеротрофов.

Факты и рассуждения  о «колесе жизни» в биосфере дают право говорить о законе биогенной  миграции атомов, который сформулировал  В.И. Вернадский: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое сейчас населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.

Живое вещество разных царств и разного рода обеспечивает непрерывный  круговорот веществ и преобразование энергии. Тем самым обнаруживается закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского: в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. Биогенная миграция атомов обеспечивает непрерывность жизни в биосфере при конечном количестве вещества и постоянном притоке энергии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эмпирические обобщения В.И. Вернадского  о биосфере, основные принципы: целостность, гармония и организованность.

Первым  и самым всеобъемлющим выводом  из учения о биосфере, который сделал В.И. Вернадский, был: "Можно говорить о всей жизни, о всем живом веществе как о едином целом", иными словами, - это принцип целостности биосферы. В.И. Вернадский писал: "Твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма". Это означает, что Земля - не просто сложение отдельных составных частей, а действующий согласованный "механизм". Что же говорит в пользу этого вывода? Это узкие пределы существования жизни: физические постоянные, уровни радиации и т. п. Физические постоянные, например, константа всемирного тяготения, определяющая размеры звезд, температуру и давление в них, влияющие на ход реакции в этих звездах. Если она будет несколько меньше, то звезды не будут иметь температуры, необходимой для осуществления в их недрах термоядерного синтеза; если же температура будет несколько выше, то звезды превзойдут некую "критическую массу" и обратятся в черные дыры.

Константа сильного взаимодействия определяет величину ядерного заряда в звездах. Если ее изменить, то цепочки ядерных реакций  не смогут привести ("дойти") к  образованию азота и углерода.

Постоянная  электромагнитного взаимодействия определяет конфигурацию электронных  оболочек и прочность химических связей - ее изменение делает Вселенную  мертвой, что находится в соответствии с "антропным" принципом, по которому при создании моделей развития мира следует учитывать реальность существования человека.

Очень важной глобальной константой является соленость  Мирового океана при условии, что  вода - это "всемирный" растворитель, соленость морской воды в среднем 35 % остается постоянной многие миллионы лет. Экологическая значимость этого  факта до конца еще не определена.

Дальнейшими исследованиями было подтверждено, что с экологической точки  зрения живой мир - это единая система, пронизанная взаимообусловленными связями, в виде трофических цепей, потоков энергии и информации. Эти связи настолько взаимно  необходимы, что если их небольшая  часть будет разрушена, то это  может повлечь за собой разрушение и всего остального.

Второй  важнейший принцип, выявленный В.И. Вернадским, - это принцип гармонии биосферы и ее организованности; в  ней все учитывается и все  приспособляется с той же точностью, с той же механичностью и с  тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях  небесных светил и начинаем видеть в системах атомов вещества и атомов энергии.

 

 

 

 

 

Роль живого в эволюции Земли, вездесущность жизни.

  Содержание вероятностного детерминизма может быть выявлено при анализе понятия «живое вещество». Данное понятие является одним из основных в биогеохимичеекой концепции биосферы, развитой Вернадским. Для него живое вещество – это совокупность существующих в данный момент живых организмов биосферы. Внутри этой совокупности и в ее взаимоотношениях с неживыми частями биосферы складываются и более сложные причинные связи. В совокупностях живого проявляются и другие типы закономерностей – статистические. В постижении последних Вернадский видел и основную цель исследователей биосферы. Более того, статистические закономерности выступали у него и парадигмальными. Они принимались им в качестве методологической установки в познании биосферы. «Биогеохимик, – писал Вернадский, – имеет дело с совокупностями и со средними – статистическими – выражениями явлений. Он обращает при этом основное внимание на математическое выражение явлений: выражение средними числами или геометрическими образами.

  Весьма плодотворно отмеченные методологические приемы были использованы и самим Вернадским. Уже в начале 20-х гг. они были положены им в основу исследования геохимической энергии живого, скорости передачи жизни в биосфере, давлении живого вещества в ней и т.д. Однако эти и другие свойства живого можно было выявить, исследуя не отдельный организм, а их совокупности. При исследовании совокупностей «каждый предмет в отдельности для нас исчезает и вместо него выступает нечто новое, обладающее такими свойствами и проявлениями, которые не заметны и не существуют для отдельного предмета, составляющего совокупность».

  Исследуя живое вещество как совокупность всех живых организмов нашей планеты. Вернадский выявил и его роль в становлении биосферы, поддержании ее устойчивого функционирования и эволюции. Он сформулировал и развил биогеохимическую концепцию биосферы   Последняя была изложена Вернадским в труде «Биосфера» (1926).

  В работах 20-х гг. им подчеркивалась и общность методологических принципов познания природных объектов и процессов. Именно понимание их как совокупностей и использование статистических приемов их познания и описания позволяет вскрыть в них и общие закономерности. В совокупностях, будь то живые организмы или «газовые смеси, песчаные массы, звездные потоки, раз только мы изучаем их как законы совокупностей, они подчинены законам больших чисел». Даже случайное поведение отдельного элемента этой совокупности оказывается подчинено определенному статистическому закону. Так случайность стала предметом научного познания.

  Внутри отмеченных Вернадским совокупностей и других складываются и более сложные причинные связи. В них нельзя предсказать появление какого-либо единичного события, так как оно случайно. Молено установить только вероятность его наступления. В этих исследованиях «совокупность с входящими в нее случайными явлениями предстает как вероятностная система».

  В таких системах и детерминация процессов предстает в другой форме. Ее своеобразие связано с наличием статистических закономерностей различного рода совокупностей. В результате постижения таких закономерностей к середине 20-х гг. была сформулирована развитая теория вероятностей. Вернадский не только показал эвристическую ценность вероятностных идей в познании биосферных процессов, но и сформулировал на их основе и развил подлинно научную концепцию биосферы. Это было переломным, революционным явлением в науке первой половины XX в. Вот почему автор согласен с выводом Ю.В. Сачкова, что «вхождение вероятности в науку произвело в ней великую концептуальную революцию».

  Одной из сторон этой революции было утверждение в системе научного знания вероятностной формы детерминизма. На место механистического детерминизма классического периода развития науки в 20-е гг. XX в. в систему ее методологических основ был введен детерминизм, опирающийся на статистические закономерности. Такой детерминизм отражал специфические особенности детерминации в разного рода совокупностей объектов и процессов. Причем отражал глубже и полнее, чем это осуществлялось механистическим детерминизмом. В силу этого вероятностный детерминизм е самого начала своего обоснования становился парадигмальным для научного знания.

  Методологическую роль вероятностного детерминизма для естествознания отмечают и видные ученые современности. Так. И.Пригожин и И.Стенгерс пишут, что в настоящее время при осуществлении исследований природных процессов «мы не можем говорить более о причинности в каждом отдельном эксперименте. Имеет смысл говорить лишь о статистической причинности. С такой ситуацией мы столкнулись довольно давно – с возникновением квантовой механики, но с особой остротой она дала о себе знать в последнее время, когда случайность и вероятность стали играть существенную роль даже в классической динамике и химии. С этим и связано основное отличие современной тенденции по сравнению с классической».

Далее авторы указывают, что эта «современная тенденция» в химии находит свое выражение в использовании положений статистической теории при описании скоростей химических реакций. По их мнению, «только статистическое описание» таких реакций позволяет наиболее полно выразить сущность химических процессов. Вот почему и в понятийном аппарате современной химии надежно «прописались» и качественно новые для нее термины – «бифуркация», «флуктуация», «распределение вероятностей» и т.д., которые используются для описания статистического характера химических реакций и процессов.

  И. Пригожин подчеркивает важность вероятностных идей для всего научного знания. «Вероятность, – пишет он, – играет существенную роль в большинстве наук – от экономики до генетики. Тем не менее, до сих пор бытует мнение, что вероятность – всего лишь состояние ума. Теперь нам необходимо сделать еще один шаг и показать, каким образом вероятность входит в фундаментальные законы физики, классической или квантовой». Он раскрывает механизм «вхождения» вероятности в современную физику. Вопросы вероятностной детерминации физических процессов и явлений рассматривали также исследователи С.Т. Мелюхин. Ю.В. Сачков и др.

  Эвристическую ценность вероятностного детерминизма для многих областей научного знания видел и Вернадский. Он утверждал, что «закономерности совокупностей», установленные одной областью знания, следует «путем научной аналогии... переносить в область, мало изученную, подчиненную этим законам». Для Вернадского такой «мало изученной» областью являлись особенности организменного и видового уровня организации живого.

  Основные концепции их жизнедеятельности и развития в 20-е гг. еще строились на методологической основе механистического детерминизма, что приводило к весьма упрощенным трактовкам новейших достижений биологии, особенно в познании явлений наследственности, противостоянию научных и антинаучных (виталистических и ламаркистских) идей. Все это сдерживало развитие биологических знаний, на что неоднократно указывал Вернадский. Так, в работе «Биосфера» он писал, что «господствующие» виталистические и механистические представления о жизни «оказывают в изучении явлений жизни тормозящее влияние, запутывают эмпирические обобщения».

  Выход из сложившейся ситуации в области наук о живом Вернадский связывал с освоением биологами идей и представлений лидирующей в это время в естествознании физики. «Переворот, совершающийся в нашем XX в. в физике, – писал он, – ставит в научном мышлении на очередь пересмотр основных биологических представлений». Особенно представлений, базировавшихся на прежней механистической методологии (каузальная эмбриология, классическая генетика и т.д.).

  Отход физики от механистического детерминизма и восприятие ею вероятностного детерминизма, опирающегося на статистические закономерности, обеспечило и ее бурное развитие. Включение таких закономерностей в методологические установки биологии и систему ее теоретических представлений способствовало бы, по убеждению Вернадского, такому же развитию и этой области знания. Ведь «в комплексах организмов – в живом веществе, да и в отдельных организмах – размножение, рост, т. е. работа превращения ими энергии солнечной в земную, химическую, – все подчиняется неизменным математическим законностям». В мире живого, пишет далее Вернадский, все «подчиняется мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системе атомов вещества и атомов энергии». Эти общие закономерности организации и движения природных объектов должна учитывать, по его убеждению, и биология.