Ю. Колесник - Современное состояние биосферы и экологическая политика

Концепция, выдвинутая В. И. Вернадским, по своей значимости сопоставима с теорией Ч. Дарвина. Здесь справедливо следующее:

«Геохимическая функция живого базируется на двух взаимосвязанных противоположных процессах – поглощения и выделения веществ. В учении о биосфере, характеризуя активность живого вещества, Вернадский говорил о “давлении жизни”, о “всюдности жизни”, о “растекании живого вещества по планете”. Он не употребил антропоцентристское понятие “борьба за существование”, к которому прибегнул Дарвин» (Тюрюканов, 1990, с. 47).

Действительно, борьба за пищу, за источник питательных веществ – лишь один из моментов жизнедеятельности живого вещества, связанного с его способностью к поглощению. Другая, не менее важная функция живого, – выделительная. Это все так, ибо без этой функции невозможно было бы существование цепей разложения, минерализующих органическое вещество, содержащееся в продуктах выделения тех или иных организмов. Эти организмы заняты одной единственной стратегией – извлечь остатки энергии из неусвоенной пищи вышестоящих трофических уровней. Но в силу законов термодинамики (см. формулы 8 и 11) природа не создала новых способов извлечения энергии, подобных фотосинтезу и переизлучению его результатов другим трофическим уровням. Ядерная энергетика, процессы аннигиляции и другие ее варианты воспроизводства не в счет – т. к. к процессам жизни они не имеют прямого отношения.

Таким образом, ввиду колоссальной потери энергии на каждой ступени пищевой пирамиды она редко состоит более чем из пяти трофических уровней. Это запрет природы. Однако нельзя оставить без внимания и тот факт, что потоки вещества через живые системы являются необходимым и достаточным условием их существования.

Выдвинутые В. И. Вернадским два принципа роли биогеохимических функций являются основополагающими. Это касается той роли, которую играют на каждом трофическом уровне организмы.

Первый принцип состоит в следующем: биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению. «Всюдность жизни» – яркое подтверждение этому.

Второй принцип – эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, должна сопровождаться усилением биогенной миграции атомов в биосфере.

Нам видится, что в этих принципах имеется один пробел. Дело в том, что миграция атомов через биосистемы является следствием, а не основой существования живого вещества. Следовательно, на каждом этапе видообразования видовых популяций, в первую очередь, ставился вопрос о энергообеспеченности их существования. Если бы этого не произошло, то их ожидала бы судьба многих вымерших представителей биоты.

Мы знаем ту роль, которую сыграло в изменении мировоззренческого осмысления бытия природы понятие «скорость». Если брать во внимание законы Ньютона, то эта величина определяется просто – путь, пройденный телом, необходимо разделить на время. Если объект движется с околосветовой скоростью, то в этом случае необходимо вносить поправки в соответствии с теорией Эйнштейна. Это законы физики – праматери всех наук. А живое вещество? Что здесь является скоростью, а что статичной величиной? По-видимому, для ответа на эти вопросы необходимо руководствоваться следующими положениями:

1) выясним размерность тех величин, которые используются в продукционных исследованиях;

2) результаты физических (и биологических) явлений, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни и в научных исследованиях, измеряются в определенных единицах.

Речь идет о размерности природных величин. Например, если в уравнении левая часть некоторого равенства имеет размерность «метр», а правая – «м/с», то можно утверждать, что это равенство неверно. Каждая физическая величина размерности имеет свое обозначение. Например, размерность объема равна L 3, скорости – LT -1, ускорения – LT -2и т. д.

Главным резервуаром воды на Земле является океан. Он содержит более 97 % всего запаса воды на земном шаре (примерно 1,4 10 18т). Около 2 % водных запасов находится в ледниках. Вода континентов (немногим более 0,6 %) представлена в основном грунтовыми водами; только 1/ 5ее залегает так близко к поверхности, что доступна для корней растений, а все остальное угодит на глубину в сотни метров. В облаках, туманах, водяном паре содержится не более 0,001 % запасов воды на планете.

Запасы воды находятся в подвижном равновесии друг с другом. По данным ученых, с поверхности суши испаряется около 70 10 3км 3влаги в год. Это составляет примерно 15 % от общей ее массы, поступающей в атмосферу. Остальное поставляет океан – 458 10 3км 3воды. Всего с поверхности земли испаряется 520 10 3км 3

влаги (Степанов, 1970, с. 40). C поверхности океана испаряется больше воды, чем выпадает там осадков. Излишек переносится на сушу. Разность между испарением и осадками определяет основные особенности планетарного влагообмена. В экваториальной зоне осадки доминируют над испарением. На всей остальной акватории океана испарение преобладает над осадками. Огромная зона испарения ограничена широтами в южном и северном полушариях – 40–50. Выпадая в виде осадков на суше, вода снова испаряется и 7 % выносится реками в моря и океаны. Круговорот воды вследствие высокой скорости оборота – время пребывание водяного пара в атмосфере составляет 10 суток, а полное обновление воды происходит всего лишь за 12 суток, или 30 раз в год (Степанов, 1970, с. 41), – в количественном отношении самый значительный круговорот веществ на земном шаре.

Испарение с земной поверхности следует рассматривать, прежде всего, в связи с осадками. Для водного баланса какого-либо района важен не столько абсолютный уровень осадков и испарения, сколько соотношение между этими двумя величинами. Если годовые осадки превышают годовое испарение, то говорят о гумидной зоне, а в обратном случае – об аридной. Примерно 12 % поверхности Земли является крайне засушливой с годовыми осадками ниже 250 мм и испаряемостью более 1000 мм. Самые влажные районы с большим избытком осадков составляют менее 9 % поверхности суши. Обширные засушливые территории расположены главным образом между 15 и 30 северной и южной широты и за высокими горными цепями, которые задерживают ветры, приносящие дожди.

Отношение годовых осадков к годовому испарению является грубым указанием на гумидный или аридный характер обширной территории. Для растений, которые там произрастают, важно, чтобы водоснабжение было обеспечено тогда, когда в нем существует наибольшая потребность, т. е. в течение вегетационного периода. Кроме этого, малое количество осадков само по себе еще не обусловливает аридности: холодные полярные зоны тоже бедны осадками, но они не являются аридными, т. к. здесь низка испаряемость. Осадки, выпавшие в виде снега, поглощаются растениями не сразу. Зима для растений, возвышающихся над снеговым покровом, – это не только холодное, но и сухое время года. В северном полушарии в широтах выше 70 снег выпадает чаще, чем дождь, а там, где массы холодного воздуха продвигаются на юг, эта граница сдвигается до широты в 60.