Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

Завершая краткий обзор основных экологических функций литосферы, отметим ее колоссальную общебиосферную и планетарную роль. Ведь каменная оболочка является фундаментом биосферы, источником материала и энергии для глобальных круговоротов, фактором эволюции и существования живых организмов, узловым структурно-динамическим компонентом планеты. В сформулированном А.Б. Роновым геохимическом принципе сохранения жизни отражена теснейшая зависимость живого от динамики литосферы и геологической активности планеты в целом:

«Жизнь на Земле и других планетах, при прочих равных условиях, возможна лишь до тех пор, пока эти планеты активны и происходит обмен энергией и веществом между их недрами и поверхностью. С энергетической смертью планет неизбежно должна прекратиться и жизнь» (1980, с. 78).

Функции мира живых организмов

Мир живого… Фактически все, что сейчас существует и происходит на земном шаре, в той или иной мере прямо или опосредованно связано с деятельностью организмов, их прошлой и современной жизнью. По-настоящему вклад биомира в развитие биосферы оценил В.И. Вернадский (1987), им же было успешно использовано понятие биогеохимических функций живого вещества. Первейшее значение Владимир Иванович придавал участию организмов в формировании химического состава приповерхностных геосфер, особенно нижней части воздушной оболочки — тропосферы. Так, он подчеркивал, что тропосфера не есть астрономическое явление, а есть планетное явление, созданное живым веществом. Все основные газы тропосферы и более высоких слоев атмосферы — N₂, O₂, H₂S, СН₄… и их количественные соотношения — результат суммарного действия живого вещества.

Исследования последних десятилетий доказывают справедливость основных установок В.И. Вернадского и, более того, дают нам основания идти дальше и утверждать, что, по существу, ничто на Земле не минует влияния живого. Даже процессы, идущие в недрах планеты — за пределами земной коры, связаны с биомиром, так как они подпитываются энергией, освобождающейся при погребении в глубокие слои биогенных продуктов. Перечислим основные экологические функции живых организмов.

Весьма очевидны по своей важности атмосферные и гидросферные функции биомира, который осуществляет биогенизацию и регулирование состава водной и воздушной оболочек, заметно воздействует на динамику нижних слоев воздуха, участвует в перераспределении и трансформации атмосферных осадков и регулировании поверхностного и речного стока. Значимость данной группы функций покажем на следующем примере.

Атмосферные осадки… Многие из нас, слушая метеопредсказания о выпадающих на почву осадках, полагают, что Земля получила столько влаги, сколько пролилось дождя. Увы или, напротив, к счастью, дело обстоит намного сложнее, а потому интереснее. Во-первых, целительную дождевую воду старательно ждут биоперехватчики в лице трав, деревьев и кустарников. Первые порции дождя, особенно в засушливые дни, жадно поглощаются листовой поверхностью. Далее вступают травянистые стебли и деревянистые стволы, растительный опад и напочвенная подстилка, которые также стремятся зарядиться влагой. В результате, если дождь небольшой, самой почве мало что останется. Растительность выполнит функцию перераспределителя атмосферных осадков. Например, лесной полог задерживает до 30 % всех выпадающих на него осадков.

Но растительный покров не только активно перераспределяет, но и существенно трансформирует химический состав атмосферных осадков. Так, исследованиями Л.B. Медведева, Т.Е. Шитиковой, В.А. Алексеенко (1986), выполненными в южной тайге на Валдае, показано, что воды, стекающие с крон и стволов деревьев, значительно отличаются от исходных осадков, падающих на древостой. С одной стороны, эти воды обогащаются многими химическими компонентами. В них возрастает содержание калия, органического углерода и т. д. Причем рост этот различен — в 3-20 раз в кроновых водах и в 5-60 раз — в стволовых. С другой стороны, из осадков, падающих на лес, древостой извлекает недостающие ему элементы — в наибольшей степени азот, а также натрий и хлор. Исследователи приходят к выводу: «Вымывание десятков кг/га*год органических соединений придает кроновым и стволовым водам качественно новые свойства химически и биологически активных растворов, включающихся в процессы биорегуляции, почвообразования и геохимического транспорта веществ. Не менее важно химическое взаимодействие леса и осадков и для самого древостоя. Поглощение из осадков необходимых элементов питания и выделение с помощью омывающих осадков ряда элементов, в том числе избыточных и вредных продуктов обмена веществ, являются одним из важнейших механизмов саморегуляции леса, в частности его пищевого режима» (Медведев и др., 1986, с. 52).

Педосферные и литосферные функции живых организмов проявляются в том, что организмы являются ведущим фактором почвообразования и постоянно подзаряжают почвенное плодородие, оказываются агентом биохимического выветривания и преобразования пород и минералов, служат материальным источником для формирования органогенных полезных ископаемых. Отличительная особенность данных функций — теснейшая связь с жизнью почв, потому их конкретные проявления разумнее рассмотреть в следующей главе настоящей книги.

Общебиосферные и планетарные функции биомира выражаются в том, что живые организмы — это решающий фактор возникновения и сохранения развитой биосферы, основной механизм перевода материи в особое активное состояние, порождающее ошеломляющее разнообразие ее форм. Кроме того, биомир формирует энергетический банк планеты, стимулирует динамику геосфер и их компонентов и поддерживает полноценную жизнь на Земле. Из всего перечисленного поясним вклад живых организмов в возникновение и сохранение развитой, весьма сложноорганизованной биосферы.

Как и отчего возникла биосфера, благодаря каким обстоятельствам приобрела устойчивость и способность к прогрессивной эволюции, по каким законам живет и функционирует и почему до сих пор прощает человечеству эксперименты над собой? На все эти вопросы ответы пока в стадии созревания. Но одно весьма важное обстоятельство начинает достаточно отчетливо проясняться. Суть его в том, что биосфера со всеми ее важнейшими атрибутами (за вычетом того, что в ней натворил человек) создана прежде всего всем миром живых организмов в результате упорной работы на протяжении около 4 млрд лет. Да, именно столько трудились организмы над своим детищем — биосферой. Это, в частности, доказывается тем, что наиболее древние осадочные породы в Гренландии возрастом 3,8 млрд лет содержат следы биологической активности, а в кремнях возрастом 3,5 млрд лет в Австралии отмечены строматолиты и микрофоссилии трихомных микроорганизмов.

То, что биосфера со всеми составляющими (водной оболочкой, тропосферой, почвой и т. д.) есть в первую очередь порождение живых организмов, подчеркивал В.И. Вернадский: «Жизнь, живое вещество как бы само создает себе область жизни. Это характерная организованность нашей планеты» (1987, с. 225). Следует особо подчеркнуть, что область жизни не строится отдельной группой или отрядом живых существ, а созидается всей их совокупностью, всем биологическим миром Земли, представленным чрезвычайно разнообразными видами, у каждого из которых есть своя неповторимая экологическая функция, свое узаконенное эволюцией место на планете. Из признания этих убедительных установок следует, к прискорбию, весьма удручающий вывод: если человечество, даже перестав далее загрязнять среду, будет продолжать уничтожение биологических видов, оно неизбежно угробит сложноорганизованную биосферу, превратив ее в «биопримитив», неспособный произвести бесплатно воду, воздух и пищу нужного качества, так как в биосфере исчезнут необходимые «специалисты» различных профилей.

Справедливость сделанного заключения обосновывается не только общими рассуждениями, но и рядом доказанных теоретических и фактических положений. Так, уместно сослаться на универсальный принцип американского математика-теоретика Джона фон Неймана, согласно которому если уровень сложности и организованности системы становится расположенным ниже определенного минимума, то это приводит к ухудшению ее качества. И напротив, превышение минимального уровня создает условия для самообеспечения и совершенствования системы (см.: Моисеев, 1990).