Современное представление о биоценозах в свете идей в.И.Вернадского о ноосфере

В истории научного знания было немало ученых, которые обогатили науку своими трудами. Среди них особое место занимает В. И. Вернадский. Со второй половины XX в. его естественнонаучные и философские идеи стали предметом анализа специалистов многих областей науки. Особо пристальное внимание к ним стало проявляться в конце века. Причиной этого явилось осознание угрозы существованию человечества со стороны самого человечества. Именно нарастающее воздействие техногенной цивилизации на природу следует считать одним из факторов, определивших необходимость поиска более разумных форм отношения человека к ней, оптимизации социоприродных взаимодействий.

В ряду направлений развития идей Вернадского нельзя не отметить стремления некоторых его современников и следующих поколений уточнить смысл положений о характере связей организмов с окружающей их средой. Вернадский неоднократно делал упреки биологам за их нежелание рассматривать организмы во взаимосвязи со средой их обитания. Он полагал, что только такой подход даст объективное знание жизни. Особое значение он придавал исследованию особенностей взаимосвязи комплексов организмов (биоценозов) со средой. При таком исследовании возникала потребность выработать и соответствующее понятие, в котором бы фиксировалась и их связь со средой обитания [1].Эту задачу в какой-то мере решил английский ботаник А. Тенсли. Еще в 1935 г. он ввел в биологию термин "экосистема", который обозначал природный комплекс организмов и среду их обитания. Тенсли отмечал, что в экосистему входит "не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем средой биома, – факторы места обитания в самом широком смысле". Он обращал внимание на то, что подобный подход в понимании живого особенно важен для исследования организменного уровня его организации и постижения его сущности. "Когда мы пытаемся проникнуть в самую суть вещей, – писал Тенсли, – мы не можем отделить организмы от их особой среды, в сочетании с которой они образуют некую физическую систему" [2]. Такую систему он и назвал экосистемой.

Многие западные ученые трактуют экосистему как основную функциональную единицу биосферы. При этом под ней понимают самые разнообразные природные системы – и отдельный гнилой пень с населяющими его муравьями, и пруд с его обитателями, и лес и т. д. У Ю. Одума экосистемой выступает и космический корабль с космонавтом на борту, и город с его населением, парками, газонами и промышленными отходами, да и вся биосфера в целом. Но при изучении экосистем ученые, особенно экологи, столкнулись с проблемами установления их границ, учета всех их живых обитателей и т. д. Исходя из этого, некоторые из них вынуждены были говорить о наличии "трудностей в изучении экосистем" и признать, что "они лишь в очень редких случаях оказываются исследованными с удовлетворительной полнотой" [3]. Не столкнулись с такими трудностями те ученые, которые последовательно развивали идеи Вернадского. В этом плане нельзя обойти работы В.Н. Сукачева. Он воспринял положения Вернадского о "цепях жизни" в природных системах, которые он называл биоценозами [4]. В них он видел проявление "планетного значения жизни". Хотя самим Вернадским отмеченные "цепи" и не были раскрыты, но его мысли об их роли в поддержании устойчивости биоценозов были развиты Сукачевым.

Опираясь на представления В.В. Докучаева о целостности природы, взаимосвязи живого и неживого в конкретных явлениях природы, их зональности, на мысли Вернадского, Сукачев сформулировал положение о существовании в биосфере сложных целостных систем. Живые организмы в них неразрывно связаны с окружающими их физическими факторами, характерными для мест обитания этих организмов. Такие структурные единицы были названы им биогеоценозами. Именно в них осуществляются биогеохимические циклы, обеспечивающие их устойчивость.

По определению Сукачева, "биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, гидрологических условий, растительности, животного мира, мира микроорганизмов и почвы), имеющая свою особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов, свою особую структуру и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и с другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии" [5]. В.Н. Сукачев определял биогеоценозы как структурные единицы биосферы. Последняя есть совокупность связанных между собой различных биогеоценозов. В биогеоценозах происходит накопление энергии, обмен веществом и энергией. "Биогенная миграция атомов", о которой писал Вернадский, как раз и осуществляется внутри биогеоценозов и между смежными биогеоценозами. Только в биогеоценозах и становится возможной "планетная" сущность жизни. "В биогеоценотическом покрове, – писал Сукачев, – осуществляется не только земная, но и космическая роль живых организмов, роль "живого вещества", как говорил Вернадский" [5]. С процессами, происходящими в биогеоценозах, должен соотносить, писал далее Сукачев, свою хозяйственную деятельность и человек.

В. Н. Сукачев основал и научное направление, которое призвано изучать организацию и жизнедеятельность таких компонентов биосферы. Оно было названо им биогеоценологией. Задачей этой науки Сукачев считал системное описание биогеоценозов, исследование характера обмена веществом и энергией внутри этих природных единиц и со смежными биогеоценозами. При этом особое внимание он обращал на выявление характера внутренних и внешних противоречий биогеоценотического уровня организации биосферы. С глубиной их знания он связывал и степень постижения сущности биогеоценотического процесса. Биогеоценозы существуют до тех пор, пока сохраняются присущие им биогеоценотические процессы. Противоречивость биогеоценозов состоит в том, что "каждое воздействие одного компонента биогеоценоза на другой нарушает установившийся тип взаимоотношений компонентов и создает новый тип взаимоотношений. Все время идет процесс разрушения одних взаимоотношений и созидания других, что в конечном счете выливается в непрерывную перестройку биогеоценозов, в разрушение одних биогеоценозов и в созидание новых" [6].

Раскрытие источников и движущих сил эволюции биогеоценозов позволило Сукачеву и другим советским ученым углубить положение Вернадского о непрерывной эволюции биосферы. Как известно, содержание эволюционных процессов в биосфере Вернадский не связывал только с организменным и видовым уровнями организации живого. Он неоднократно подчеркивал, что "эволюция видов переходит в эволюцию биосферы". Оформление биогеоценотических представлений и их развитие позволило установить, что "структура биогеоценоза с первых шагов развития жизни на Земле оказывала на ход эволюции организмов обратное воздействие. Поэтому понятие "эволюция" нельзя ограничивать филогенезом отдельных видов или групп организмов, оно включает в себя и эволюцию природных сообществ, изменение флоры и фауны в целом, эволюцию биосферы. Эволюционный процесс в обычном смысле слова в значительной степени детерминируется эволюцией биогеоценозов" [7].

Исследования характера эволюционных процессов в биогеоценозах, осуществленные М. М. Камшиловым, С. С. Шварцем и другими учеными, позволили наполнить положение Вернадского о непрерывном характере эволюции биосферы конкретным содержанием. В свете проведенных исследований биосфера предстает в наши дни как сложная саморегулирующаяся динамическая система, все части которой взаимно скоррелированы между собой. Современная биосфера – результат эволюции предшествующих типов биосфер. Их история начинается с простейших форм жизни, появившихся на планете Земля. Под влиянием внутренних и внешних (космических) факторов происходило формирование структуры и организации современной биосферы, обеспечивающих ее устойчивое развитие.

Существенной стороной экологии конца XX – начала XXI в. стало ее сближение с общей теорией систем, использование ею системного подхода. Экологи по-иному восприняли и определение экологии, данное Э. Геккелем. "Э. Геккель, – пишет В. А. Красилов, – не только основал новую дисциплину, но и открыл новую страницу в истории естествознания. Ведь до появления экологии объектами естественных наук были материальные тела, формы движения, процессы. Здесь же впервые в качестве объекта исследования заявлены системные взаимоотношения" [8].

Но от "заявленности" Геккелем системной методологии до ее использования в конкретных исследованиях прошло более 100 лет. Только в наши дни стало возможным делать выводы, что системная парадигма стала методологической основой экологических исследований. А понятия "система" и "экологическая система" стали основополагающими в современной экологии. Даже в определениях экологии данная тенденция находит свое выражение. Так, по А. Ф. Алимову, экология есть "фундаментальная биологическая наука, исследующая системы надорганизменного уровня, их структуру и функционирование в пространстве и времени в естественных и изменяемых человеком условиях" [9]. В данном определении обращается внимание на то, какие системные образования изучает экология, с какими факторами среды они взаимодействуют, а также на важность их познания.

Экологи подчеркивают и специфичность экологических систем. Они есть не что иное, как разного рода биогеоценозы. При этом они отмечают, что системообразующей структурой биогеоценоза является растительное сообщество. Процессы его развития могут контролироваться и управляться человеком. "Человек, – пишет И. Б. Арчегова, – может регулировать скорость развития растительности и способствовать более устойчивому природовосстановлению" [10]. Так экологи подтверждают возможность коэволюции человека и экологических систем.

Литература

1. Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера / В.И. Вернадский. – М., 1989. – С. 139 .

2. Одум Ю. Экология : в 2 т. / Ю.Одум. – М., 1986. – Т. 1. – С. 24-103.

3. Дрё Ф. Экология / Ф. Дрё. – М., 1976. – С. 116.

4. Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения / В.И. Вернадский. – М., 2001. – С. 303.

5. Сукачев В. Н. Структура биогеоценозов и их динамика // Структура и формы материи. – М., 1967. – С. 575-576.

6. Сукачев В. Н. Биогеоценология и ее современные задачи // Журн. общ. биологии. – 1967. – № 5. – С. 506.

7. Шварц С.С. Эволюция и биосфера // Проблемы биогеоценологии. – М., 1973. – С. 222.

8. Красилов В.А. Охрана природы : принципы, проблемы, приоритеты / В.А. Красилов. – М., 1992. – С. 5.

9. Алимов А. Ф. Об экологии всерьез // Вестн. РАН. – 2002. – № 12. – С. 1078.

10. Арчегова И. Б. Экологическое мировоззрение – основа развития // Вестн. РАН. – 2003. – № 2. – С. 116.

В.А.Лисобей

Украинский НИИ медицины транспорта

ВЛИЯНИЕ ТРАНСПОРТА НА БИОСФЕРУ

Наиболее полное и логически безупречное определение биосферы принадлежит В.И. Вернадскому. Его труды позволили по - новому взглянуть на окружающую нас природу. Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других, преимущественно биологических, наук, а также геологических дисциплин. Те знания, которые стали необходимы для понимания биосферы, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды.

Биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны, зависит, а с другой стороны – сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача – конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико- химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только такой подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы.

В.И. Вернадский считал, что живые организмы - это функция биосферы, и они теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны и являются огромной, определяющей ее геологической силой [1].

Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты, в первую очередь, ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике или к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, а последний, в свою очередь, – жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете.

В настоящее время усилилась интеграция наук на базе экологических идей. Вся система научного познания создает фундамент для решения экологических задач. Это предвидел В.И. Вернадский, стремясь создать единую науку о биосфере. Экологизация сознания человечества началась в 70- х годах двадцатого столетия, создавая условия для возникновения цивилизации, способной сохранить экологическую чистоту планеты.

Однако в современный период политическое руководство всех, без исключения, стран переориентировалось, в основном, на решение экономических проблем. Проблемы экологии отошли на задний план.

В мировом масштабе для разрешения экологических проблем в условиях роста населения планеты требуется способность решать глобальные проблемы, что в условиях суверенитета различных государств кажется сомнительным.

Развитие научной и технических отраслей, направленное на решение экономических проблем человечества, происходит в ущерб обеспечению экологической безопасности, что, в свою очередь ведет к серьезным нарушениям в биосфере, демонстрируя тесную взаимосвязь всего спектра составляющих биосферы, предвиденную В.И. Вернадским. Ярким представителем опасных для биосферы производственных отраслей является транспорт.

Транспорт в последние годы переживает бурное развитие. Он осуществляет основной объем грузовых и пассажирских экспортно-импортных перевозок в мире. Успешная деятельность транспорта обеспечивает экономическую жизнеспособность всех, без исключения, производственных и гуманитарных отраслей.

Научно – технический прогресс привел к принципиальным изменениям в конструкции, оборудовании и условиях эксплуатации транспортных средств. Упрочилась тенденция строительства специализированных водных, железнодорожных, автомобильных, авиационных и космических транспортных объектов. На современное транспортное строительство существенное влияние оказало развитие химических технологий. Широко начали применяться полимерные и синтетические материалы, заменяющие естественные отделочные, декоративные и конструкционные детали.

Существенно расширились пути движения всех видов транспорта. Морские пути пролегают практически во всех районах Мирового океана, пересекая меридианы и параллели земного шара. То же можно сказать об авиационном транспорте. Чрезвычайно выросла номенклатура и объем перевозимых грузов, в том числе опасных и особо опасных. Если в 1969 г. их насчитывалось около 1800 наименований, в начале 1970-х годов - более 6000, то сейчас количество их наименований уже превысило десятки тысяч.

Гигиенические параметры производительных и бытовых факторов определяют уровень здоровья, трудоспособности и социального благополучия работающих, которые являются немаловажной составляющей биосферы - биологическим объектом. На транспорте они отличаются особенностями принципиального характера. Работник транспорта вынужден весь период производственного рейса постоянно пребывать в искусственном замкнутом пространстве. Моряк – в среде каюты и судна, летчик, машинист, проводник, шофер – в кабинах и служебных помещениях соответствующих транспортных средств. При этом невозможно гарантировать его защиту от неблагоприятных природных факторов, частой и быстрой вынужденной смены часовых и климатогеографических поясов. Весь комплекс неблагоприятных производственных факторов, вследствие единства зон труда и отдыха, воздействует на работника круглосуточно, вне зависимости от того, находится ли он на рабочем месте или отдыхает. Остро ощущается дефицит внешней информации и монотонность обстановки.

Перечень неблагоприятных факторов, действующих постоянно, в сочетании, усиливая друг друга, на транспортном объекте очень широк.

Реакции организма человека на воздействие опасных и вредных производственных факторов доказательно и убедительно представлены в двухтомном издании под редакцией Б.В. Бирюкова [2].

Однако неблагоприятные, вредные и опасные факторы производственной деятельности транспорта воздействуют не только на его работников. Не в меньшей степени они влияют на изменение в окружающей среде, оказывая химическое, физическое и биологическое воздействие. Открывают этот список факторов, с учетом их вредного воздействия на биосферу, шум и вибрация. Шум, производимый транспортными средствами, продуцируется энергетическими установками, некачественным креплением оборудования, дефектами конструкции, плохими дорогами, природными факторами, резонансными колебаниями отработанных газов и многими другими источниками. Шум (как один из постоянно действующих неблагоприятных факторов) имеет место даже на наиболее современных транспортных объектах в диапазонах, нередко превышающих санитарные нормативы, что приводит к весьма существенным изменениям биологических и геологических составляющих биосферы.

Вибрация является обязательным спутником шума, так как продуцируется теми же источниками, что и шум. Параметры вибрации на транспортных средствах, даже на резонансных для тела человека частотах (5-30 Гц), иногда превышают не только отраслевые, но и принятые для промышленных объектов нормативы. Влияние вибрации формирует не только физические изменения, но усиливает и видоизменяет химические и биохимические процессы в живой и неживой среде биосферы.

Метеорологические факторы природной среды формируют погодные и климатические условия в соответствующих районах движения транспортных средств, однако производственная деятельность транспорта, в свою очередь, оказывает воздействие на природные факторы. Влияние космических кораблей, по мнению ряда специалистов, могло привести к существенным изменениям в стратосфере - в частности к образованию озоновых дыр.

Электромагнитные поля (ЭМП), формируемые объектами транспорта, относятся к физическим факторам, к которым у живых организмов нет защитных, приспособительных механизмов. Их источниками являются навигационная– и радиоаппаратура различного назначения. Генераторами ВЧ –излучения являются неэкранированные фидерные линии, антенные переключатели, коммутаторы и другие элементы фидерного тракта, а также радиопередатчики. При работе радиопередатчиков отрытые палубы верхнего мостика судна и расположенные там жилые надстройки находятся в зоне облучения, интенсивность которого часто превышает норму. Источниками СВЧ –излучения на судах являются радиолокационные станции (РЛС), генерирующие электромагнитные волны (ЭМ) длиной 3-10 см и работающие в импульсном режиме. При работе РЛС ходовой мостик, а при недостаточной высоте антенны и открытая палуба могут оказаться в зоне облучения. При проходе судами проливов и мест интенсивного судоходства резко увеличивается степень облучения за счет работающих РЛС встречных и кильватерных судов, особенно при плохой видимости.

Современное влияние ВЧ- и СВЧ- излучения в условиях нагревающегося микроклимата радиорубок и при плавании в тропиках может привести к кумуляции биологического эффекта, вызываемого каждым из названных факторов.

Отмечено, что даже сравнительно малой интенсивности ЭМП практически уже на пороговом уровне вызывают существенные изменения в различных органах и тканях, особенно четко выраженные со стороны сердечно- сосудистой, нервной, эндокринной, кроветворной систем. Отмечены нарушения в печени, миокарде, электролитном обмене, гормональной функции. Это подтверждено как клиническими, так и экспериментальными наблюдениями. Вызывает глубокую озабоченность повсеместное внедрение мобильной связи.

Статическое электричество на транспортных средствах гигиенисты начали определять и нормировать в связи с широким применением синтетических и полимерных материалов, которые почти полностью вытеснили натуральные отделочные, декоративные и конструкционные материалы. Результаты исследований показали, что под его влиянием в организме начинаются сдвиги в гомеостазе. При воздействии статического электрического поля (СЭП) напряженностью 300 В/см и выше отмечена возможность мутагенного действия. Регистрируются жалобы на головные боли, повышенную раздражительность и утомляемость, боли в области сердца.

Инфракрасные лучи (тепловые) представляют собой невидимое электромагнитное поле с длиной волны от 0,77 мкм до 1 мм. Их источниками являются нагретые тела – металл, поверхности котлов, трубопроводы. На судах они регистрируются преимущественно в машинных отделениях и являются там микроклиматическим фактором. Эти лучи нагревают окружающие предметы, которые становятся источниками вторичного выделения тепла. Наибольшей проникающей способностью обладают красные лучи видимого спектра и короткие инфракрасные лучи (с длиной волны до 1,4 мкм), глубоко проникающие в ткани и мало поглощаемые поверхностью кожи. Различают общее и местное воздействие инфракрасного излучения на организм. Общая реакция проявляется в повышении температуры кожи, а при облучении короткими волнами, проникающими глубоко в ткани, – повышением температуры внутренних органов. Оказывается воздействие и на функциональное состояние нервной системы. Ультрафиолетовые лучи продуцируются электросваркой. Полимерные и синтетические материалы (пластики, смолы и др.) широко используются в современном производстве для изготовления корпусных конструкций, модулей, мебели, тепло –, звуко- и виброизоляции, декоративной отделки машиностроительных элементов и деталей, клеящих и изолирующих составов, покрытий и для других целей. Эти материалы выделяют токсичные соединения, генерируют на себе статическое электричество и при горении разлагаются с образованием ядовитых веществ. Многие из них обладают неудовлетворительными теплозащитными свойствами, низкой влаго- и воздухопроницаемостью, способностью стимулировать рост микрофлоры [3].

Машинно-котельные отделения транспортных средств выделяют в атмосферу выхлопные газы. В каждом кубометре выхлопных газов двигателей содержится 560-2000 мг окиси углерода, 1320-1880 мг окислов азота, 720-1130 мг углеводородов и 260-437 мг сернистого газа. Кроме того, в составе отработанных газов содержится до 1100 мг/ м³ сажи, 50 мг/ м³ альдегидов и 0,01 мг/ м³ 3-4 бензпирена, а также другие вредные примеси. Значительная часть этих загрязнителей поступает в атмосферу, нарушая биосферу. Значительно более опасным источником химического загрязнения являются перевозимые химические грузы. Они составляют более 30% общего грузооборота и насчитывают более 10 тыс. наименований. В связи с этим увеличилось число сообщений о загрязнениях окружающей среды, возникающих при авариях и нештатных ситуациях и создающих районы экологического бедствия. Особую опасность представляют атомные двигатели транспортных средств.

К биологическим загрязнителям, перевозимым на транспортных средствах можно отнести растительные грузы (хлопок, джут, копра, шпрот и др.), которые могут оказывать аллергическое влияние.

Сам Вернадский, замечая нежелательные, разрушительные последствия хозяйствования человека на Земле, считал их некоторыми издержками. Он ввел понятие ноосферы. Вера в человеческий разум, гуманизм научной деятельности, торжество добра и красоты, надежда на то, что развитие цивилизации будет способствовать укреплению гармонии между техническими достижениями и экологически чистой биосферой и проявится в ее новом качестве - ноосфере. В этом плане он многое гениально предвидел. Но нынешнее состояние дел не подкрепляет его уверенности.

Ноосфера пока остается лишь символом веры в идеал разумного человеческого вмешательства в биосферные процессы под влиянием научных достижений. Очевидно надо в нее верить, надеяться на ее пришествие и каждому принимать соответствующие меры.

Под влиянием учения В.И. Вернадского о биосфере человек впервые реально понял, что он, житель планеты, может и должен мыслить и действовать в новом аспекте, не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или их союзов, но и в планетарном аспекте. Он, как и все живое, может мыслить и действовать в планетарном аспекте только в области жизни – в биосфере, в определенной земной оболочке, с которой он неразрывно, закономерно связан и уйти из которой он не может. Его существование есть ее функция. Он несет ее с собой всюду. И он ее неизбежно, закономерно, непрерывно изменяет. Похоже, что впервые мы находимся в условиях единого геологического исторического процесса, охватившего одновременно всю планету. ХХ1 век характерен тем, что любые происходящие на планете события связываются в единое целое. И с каждым днем социальная, научная и культурная связанность человечества только усиливается и углубляется. «Увеличение вселенскости, спаянности всех человеческих обществ непрерывно растет и становится заметным в немногие годы чуть не ежегодно»[4].

Только сейчас рушатся иллюзии технократизма, покорения природы и выясняется сущностное единство биосферы и человечества. Судьба нашей планеты и судьба человечества – это единая судьба.

Литература

1. Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфере /В.И. Вернадский. Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков / сост. Г.П. Аксенов. – М. : Современник, 1993.

2. Реакция организма человека на воздействие опасных и вредных производительных факторов (метрологические аспекты): в 2 т. под ред. к.т.н. Б.В. Бирюкова. – М. : Изд-во стандартов, 1990-1991.

Т.1: Исследование состояния функциональных систем человека. – 1990. – С.350;

Т2 : Оценка реакции организма человека на воздействие опасных и вредных производственных факторов. – 1991. – С. 367.

3. Лисобей В.А. Заболеваемость работников транспорта /В.А. Лисобей. – О., 2005. – С.262.

4. Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста / В.И. Вернадский. М., 1988 – С.88.