Что такое биосфера ноосфера
Биосфера. Ноосфера
Биосфера — совокупность частей земной оболочки (лито, гидро и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.
Биосфера охватывает часть атмосферы до высоты озонового экрана (20–25 км), часть литосферы, особенно кору выветривания, и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2–3 км под поверхность суши и на 1–2 км под дно океана. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил семь разных, но геологически взаимосвязанных типов веществ:
· биогенное вещество (горючие ископаемые, известняки и др., т. е. вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами),
· косное вещество (образуется в процессах, в которых живые организмы не участвуют),
· биокосное вещество (создается одновременно живыми организмами и в ходе процессов неорганической природы, например почва),
· вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).
Термин «ноосфера» введен В. И. Вернадским в начале XX в. Первоначально ноосфера представлялась как «мыслящая оболочка Земли» (от гр. noqs — «ум»). В настоящее время под ноосфеpoй понимают биосферу, преобразованную трудом и научной мыслью человека.
В идеале ноосфера подразумевает новый этап развития биосферы, в основе которого лежит разумное регулирование взаимоотношений человека и природы.
Однако в данный момент человек воздействует на биосферу в большинстве случаев губительно. Неразумная хозяйственная деятельность человека привела к появлению глобальных проблем.
По мнению Вернадского, основные предпосылки создания ноосферы следующие:
расселение человечества по всей поверхности Земли и физическое уничтожение видов, «конкурирующих с человеком»,
радикальное усовершенствование средств связи и создания единой информационной системы и единой системы контроля над людьми,
создание и разработка новых источников энергии (атомной, геотермической, «лунной», «ганглиевой»),
«подъём благосостояния трудящихся» и «победа демократии»,
установление «равенства всех людей», причём не только равенства перед законом, но и других его форм,
учреждение единого планетарного марксистско-ленинского государства,
вовлечение «широких народных масс» в занятие наукой,
превращение человечества в «геологическую силу».
Академик утверждал, что эти социальные реформы и катаклизмы сделают «переход к ноосфере» необратимым.
Вернадский утверждал, что человечество в ходе своего развития превращается в новую мощную «геологическую силу», своей мыслью и трудом преобразующую лик планеты. Соответственно, оно в целях своего сохранения должно будет взять на себя ответственность за развитие биосферы, превращающейся в ноосферу, а это потребует от него определённой социальной организации и новой, экологической и одновременно гуманистической этики.
Учение о ноосфере: этапы развития, учение Вернадского и основные признаки ноосферы
Что такое ноосфера и какова ее роль? Пройдемся кратко по учению Вернадского о ноосфере.
Этапы развития учения о ноосфере
Живые организмы на нашей планете проходят длительный процесс развития, что становится причиной качественных изменений самой биосферы. Термин ноосфера был предложен французским ученым Э. Леруа в 1927 году. Не обошлось в этом деле и без участия Вернадского: Леруа был с ним знаком и присутствовал на его лекциях.
По мнению Леруа, ноосфера — это настоящий геологический период развития биосферы. К такому выводу он пришел вместе с П. Т. де Шарденом — своим другом и коллегой.
Позже де Шарден разработает собственную теорию о ноосфере. По мнению ученого, ноосфера представляет собой новый мыслящий слой, который образовался в конце третичного периода и формировался над миром растений и животных — вне биосферы и над ней.
Перед тем как дать определение ноосферы по Вернадскому, обратимся к определению, которое было предложено в конце 20-х годов 20 века.
Ноосфера — сфера взаимодействия общества и природы, где разумная человеческая деятельность является главным фактором.
Учение о ноосфере Вернадского
От биосферы к ноосфере
Учение о биосфере Вернадского плавно перетекло в учение о ноосфере, в которое он вкладывал материалистическое наполнение. Он говорил о том, что человек, будучи частью природы, должен соблюдать ее законы, а не пытаться их изменить. Главная мысль учения о ноосфере Вернадского заключается в том, что человечество должно учитывать природные закономерности в ходе развития общества и среды.
В первое время ученый считал, что ноосфера — особая оболочка разума, развивающаяся над биосферой. Однако позже он сформулировал другое определение.
Ноосфера по Вернадскому — новое состояние биосферы, где умственная и разумная деятельность человека будет определять ее развитие.
Факторы перехода биосферы в ноосферу
Переход биосферы в ноосферу происходит в результате воздействия научной мысли и деятельности человека. Человечество в процессе развития приобретало все больше отличий от других составляющих биосферы, став новой биогенной природоформирующей силой. Научная же мысль в виде достижений науки и техники помогает человеку осваивать части биосферы, к которым раньше он не мог добраться.
Ноосфера отличается тесной связью законов природы с социально-политическими факторами общества. В ее основе — научно обоснованное рациональное использование ресурсов природы. Оно предполагает, что круговорот вещества и поток энергии будут восстановлены.
Согласно Вернадскому и учению о ноосфере, отличительная черта ноосферы — экологизация всех сферы деятельности человека, что предполагает формирование экологического мышления и экологического сознания.
Основные положения учения о ноосфере Вернадского
Вернадский сформулировал основные свои положения, оценив роль человеческого разума как явления планетарного. Вот эти положения о ноосфере Вернадского:
Основные признаки ноосферы
Учение Вернадского о ноосфере дало большой фактический материал о биосфере и производственной человеческой деятельности. В том числе на их основе сформулировали современные признаки ноосферы:
Место человека в природе
Природа, окружающая человека — система довольно хрупкая.
Не зря философы всех времен пытаются найти ответ на вопрос, кем же выступает человек по отношению к природе: рабом или господином. Оба варианта в некоторой степени допустимы.
Несмотря на то, что индустриальная мощь человечества достигла небывалых высот, оно не приобрело независимость от окружающей природы. Даже когда человек изменяет природу, то должен думать о ее возрождении и охране. Главная задача, которую ставит перед собой человек — использование природных закономерностей в собственных интересах без нарушения природного равновесия. Это возможно только в рамках всемирного сотрудничества.
Учение Вернадского о ноосфере — мысль творящая
Известный русский ученый В.И.Вернадский почти век назад, в 1927 году, ввел в широкую научную общественность новые понятия, в актуальности которых сейчас убеждаемся все больше и больше. Речь идет об учении о ноосфере, которое возникло философского учения о неразрывном единстве человека и космоса, человека и Вселенной, о регулируемой эволюции мира (учение космизма).
Понятие ноосферы как обтекающей земной шар идеальной, «мыслящей» оболочки, формирование которой связано с возникновением и развитием человеческого сознания, ввели в оборот в начале ХХ века французские ученые П.Тейяр де Шарден и Э. Лерц (по другим источникам Леруа).
А заслуга же В.И. Вернадского в том, что он наполнил этот термин новое, материалистическое содержание, понятное обывателю и строй научной общественности. И сегодня под ноосферой мы понимаем высшую стадию биосферы, связанную с возникновением и развитием человечества, которое, познавая законы природы и совершенствуя технику, начинает оказывать определяющее влияние на ход процессов на Земле и в околоземном пространстве, изменяя их своей деятельностью.
Ноосфера (от греч. noos — разум) — это биосфера, разумно управляемая человеком. Ноосфера является высшей стадией развития биосферы, связанной с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным фактором развития на Земле.
Осознавая огромную роль и значение человека в жизни преобразовании планеты, Вернадский употребляет понятие “ноосфера” в разных смыслах:
1) как состояние планеты, когда человек становится крупнейшей преобразующей геологической силой;
2) как область активного проявления научной мысли;
3) как главный фактор перестройки и изменения биосферы.
Ноосферу можно охарактеризовать как единство «природы» и «культуры». Сам Вернадский говорил о ней то как о реальности будущего, то как о действительности наших дней, что неудивительно, поскольку он мыслил масштабами геологического времени. Биосфера не раз переходила в новое эволюционное состояние — отмечает В. И. Вернадский. В ней возникали новые геологические проявления, раньше не бывшие. Это было, например, в кембрии, когда появились крупные организмы с кальциевыми скелетами, или в третичное время (может быть, конец мелового), 15-80 млн лет назад, когда создавались наши леса и степи и развилась жизнь крупных млекопитающих.
Это переживаем мы и сейчас, за последние 10-20 тысяч лет, когда человек, выработав в социальной среде научную мысль, создает в биосфере новую геологическую силу, в ней не бывшую. Биосфера перешла или, вернее, переходит в новое эволюционное состояние — в ноосферу — перерабатывается научной мыслью социального человечества».
Таким образом, понятие «ноосфера» предстаёт в двух аспектах:
1. ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека;
2. ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека.
Что есть ноосфера
По мнению В.И. Вернадского, ноосфера только-только создается, возникает в результате реального, вещественного преобразования человеком геологии Земли усилиями мысли и труда. Тут можно задуматься — если мир людей гораздо старше, чем пишет официальная наука, то и ноосфера существует очень давно…
Вернадский считал, что научная мысль – такое же закономерно неизбежное, естественное явление, возникшее в ходе эволюции живого вещества, как и человеческий разум, развивается она все в том же полярном векторе времени и не может ни повернуть вспять, ни совсем остановиться, тая в себе потенцию развития фактически безграничного. Мы отмечаем, как наука сильно и глубоко активизирует изменение биосферы Земли, она изменяет ситуации жизни, геологические движения, энергетику земного шара.
Значит, научная мысль является природным явлением. «В переживаемый нами момент создания новой геологической силы, научной мысли, резко возрастает влияние живого общества в эволюции биосферы. Биосфера, перерабатываясь научной мыслью Homo Sapiens, переходит в свое новое состояние – в ноосферу. Необходимо подчеркнуть неразрывную связь создания ноосферы с ростом научной мысли, являющейся первой необходимой предпосылкой этого создания, ноосфера может создаваться только при этом условии».
Сейчас в моде пессимистическое отношение к возможностям науки и ее будущему. Это не случайно, поскольку научное знание переживает состояние глубокого кризиса и перестройки. Признаки этого кризиса наблюдались и в первой половине ХХ века, однако В.И. Вернадский оставался оптимистом и в отношении будущего человечества.
Мы подходим к новой эре в жизни человечества и жизни на нашей планете вообще, когда точная наука как планетная сила выступает на первый план, проникая и изменяя всю духовную среду человеческих обществ, когда ею охватываются и изменяются техника жизни, художественное творчество, философская мысль, религиозная жизнь. Это явилось неизбежным следствием – впервые на нашей планете – захвата все растущими человеческими обществами, как единого целого, всей поверхности Земли, превращения с помощью направляемого разума человека биосферы в ноосферу.
Таковы объективные основы и последствия ноосферной глобализации по Вернадскому и ее кардинальное отличие от нынешней модели глобализации, осуществляемой в интересах государств и ведущей к дальнейшему разрушению природной среды и экокатастрофе.
Согласно теории Вернадского, человек, охватив научной мыслью всю планету, стремится двигаться в направлении постижения Божественных законов. В центре внимания Вернадского – биосфера и ноосфера Земли. Биосфера как совокупная оболочка Земли пронизана жизнью (сфера жизни), закономерно под воздействием деятельности человеческого общества переходит в ноосферу – новое состояние биосферы, которое несет в себе результаты человеческого труда. Вернадский исходит из того, что человек «составляет неизбежное проявление большого природного процесса, закономерно длящегося в течение по крайней мере двух миллиардов лет».
Итак, Вернадский исходит из того, что исходным пунктом в познании Вселенной является человек, поскольку возникновение человека связано с главным процессом эволюции космического вещества. Описывая наступающую эпоху разума на энергетическом уровне, Вернадский указывает на эволюционный переход от геохимических процессов к биохимическим, и, наконец, к энергии мысли.
Значение теории Вернадского
Научное и практическое значение Вернадского как основателя учения о ноосфере состоит в том, что он впервые глубоко обосновал единство человека и биосферы.
Очень важным в учении В.И. Вернадского о ноосфере было то, что он впервые осознал и попытался осуществить синтез естественных и общественных наук при изучении проблемы глобальной деятельности человека, активно перестраивающего окружающую среду. По его мнению, ноосфера уже есть качественно иная, высшая стадия биосферы, связанная с коренным преобразованием не только природы, но и человека. Это непросто сфера приложения знаний человека при высоком уровне техники. Для этого достаточно понятия “техносфера”. Речь идет о таком этапе в жизни человечества, когда преобразующая деятельность человека будет основываться на строго научном и действительно разумном понимании всех происходящих процессов и обязательно сочетается с “интересами природы”.
В настоящее время под ноосферой понимается сфера взаимодействия человека и природы, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития. В структуре ноосферы можно выделить в качестве составляющих человечество, общественные системы, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой. Гармоничная взаимосвязь всех составляющих структуры есть основа устойчивого существования и развития ноосферы.
У В.И. Вернадского мы встречаем иной подход. В его учении о биосфере живое вещество преобразует верхнюю оболочку Земли. Постепенно вмешательство человека все увеличивается, человечество становится основной планетарной геологообразующей силой. Понимание им данного тезиса необходимо и для его собственного выживания. Стихийность же развития сделает биосферу непригодной для обитания людей. В связи с этим человеку следует соизмерять свои потребности с возможностями биосферы. Воздействие на нее должно быть дозированно разумом в ходе эволюции биосферы и общества. Постепенно биосфера преобразуется в ноосферу, где ее развитие приобретает направляемый характер.
В этом и заключается непростой характер эволюции природы, биосферы, а также сложности появления ноосферы, определения роли и места в ней человека. В.И. Вернадский неоднократно подчеркивал, что человечество лишь вступает в данное состояние. И сегодня, спустя несколько десятилетий после смерти ученого, говорить об устойчивой разумной деятельности человека (т.е. о том, что мы уже достигли состояния ноосферы) нет достаточных оснований. И так будет по крайней мере до тех пор, пока человечество не решит глобальных проблем планеты, в том числе экологическую.
Учение Вернадского о биосфере и ноосфере
Изучение биосферы и ноосферы связанное с жизнью в целом, с живой оболочкой Земли, многопланово. В наше время в той или иной степени развиваются концепции, связанные с исследованием жизни на Земле в целом.
Концепция биосферы
Концепция биосферы в терминологическом отношении восходит к австрийскому геологу Э. Зюссу, который в 1875 году и предложил термин биосфера (Biosphare) по аналогии с литосферой, гидросферой и атмосферой.
Биосфера представляет собой область земной коры, преобразующая космические излучения в различные виды земной энергии.
Понятие биосферы следует рассматривать как тело, включающее два типа вещества: живое и косное. Совокупность живых организмов составляет живое вещество биосферы.
По утверждению Вернадского понятие организма и понятие жизни идентичны. Следы жизни известны во всех геологических периодах. На этом основании можно утверждать, что имеется генетическая связь современного живого вещества с таковым прошлых геологических периодов. 
Из того, что средний химический состав земной коры примерно одинаков во всех геологических периодах, Вернадский сделал вывод, что масса живого вещества была примерно одинаковой на протяжении всей истории Земли.
Жизнь на Земле не случайное явление
Жизнь нельзя рассматривать как случайное явление на земной поверхности, так как в земной коре она выполняет важнейшую функцию — обеспечивает определённое химическое равновесие.
Благодаря собственной внутренней энергии жизнь стремится захватить всю поверхность планеты. Это растекание жизни обеспечивается путём размножения организмов, которое в глобальном отношении заключается в «переносе химических элементов и в создании из них новых тел».
Вернадский представил это растекание жизни в формулах и числах. Так, скорость передачи жизни для каждого вида имеет своё значение и она обеспечивается особенностями механизма размножения, а также размерами и свойствами планеты. Живые существа характеризуются геометрической прогрессией размножения, которая ограничивается внешними факторами. Темп размножения также находится в отрицательной зависимости от размера организмов.
Учитывая эти соображения скорость передачи жизни можно выразить зависимостью между:
По подсчётам Вернадского скорость передачи жизни колеблется в пределах от 0,09 см/с для индийского слона до 33100 см/с для бактерий.
Бактерии за один час могут распространиться на 1190 километров.
Энергию жизни в биосфере также можно подсчитать количественно.
Человечество также входит в состав и понятие биосферы. В последнее время человеческая деятельность начинает охватывать всю планету, т.е. человечество выступает как геологическая сила, преобразующая лик Земли. По мысли Вернадского появление человечества на Земле и сколько людей всего жило на Земле не является случайным, поэтому необходимо осознать его функцию в биосфере.
Концепция ноосферы
По мнению Вернадского, функцией человечества является перевод биосферы с помощью научной мысли и человеческого труда в новое состояние — ноосферу.
Вернадский не разделял пессимизма в отношении будущего: «в настоящее время под влиянием окружающих ужасов жизни, наряду с небывалым расцветом научной мысли, приходится слышать о приближении варварства, о крушении цивилизации, о самоистреблении человечества».
Ученому представляются эти настроения и эти суждения следствием недостаточно глубокого проникновения в окружающую связь — биосфера и ноосфера.
Сейчас научная мысль живёт под резким влиянием ещё не изжитых философских и религиозных навыков, не отвечающих реальности современного знания. В этом контексте он научную мысль противопоставлял философской и религиозной мысли, с чем невозможно согласиться в современный 21 век.
Приведу длинную цитату, характеризующую представление Вернадского о способе перехода и зависимость — биосфера в ноосфера:
Что такое понятие ноосферы
Итак, понятие ноосферы создаётся при помощи машин, поэтому сетование некоторых критиков Вернадского, что вместо ноосферы создаётся техносфера, не аргументировано. Надо заметить, что некоторые мыслители рассматривают термины биосфера и ноосфера, техносфера как синонимы, что не похоже на представления Вернадского.
Часто критика представлений Вернадского обусловлена тем, что сам термин и понятие ноосферы трактуется в его буквальном смысле — как сфера разума.
Ноосфера — стадия развития где определяющим фактором является РАЗУМ.
С этой точки зрения ожидается, что биосфера и ноосфера должна представлять некую разумную оболочку, разрешающую проблемы человечества, способствующую достижению всеобщей гармонии.
Вернадский же трактовал ноосферу как земную оболочку в геологическом смысле направленную на более широкое вовлечение в биосферный оборот косного вещества.
Но также трактовка ноосферы как естественной стадии развития биосферы и научной мысли как движущей силы этого процесса уязвима для критики.
Так, Вернадский рассматривал человечество как единое образование, которое ведёт себя в геологическом процессе как целое по отношению ко всему живому населению Земли. Он аргументировал одинаковые формы познания и целостность человечества способностью всех народов к перениманию технических новинок вроде телефона, радио, самолётов.
Человек создает ноосферу
Производя полную реконструкцию живого покрова Земли, человечество изменяет не только состав его живых частей, уничтожая одни виды организмов и биоценозов, разводя, одомашнивая и видоизменяя другие, но подвергает коренной перестройке и его биокосные части — почвы и воды — и создаёт сложную систему новых неживых частей живого покрова – создает ноосферу. В результате такой деятельности должна усовершенствоваться организация живого покрова, возрасти количество используемой энергии и масса задействованного вещества, увеличиться обмен между частями живого покрова. Вполне очевидно, что результаты этой человеческой деятельности аналогичны тем, о которых пишут ученые. У Вернадского действующим фактором является научная мысль, которая задействует человечество в качестве средства для повышения его эффективности и человек, который создаёт предметы личного пользования для улучшения своей организации, а сооружения общественного пользования — для улучшения организации биосферы.
Итак, переход биосферы в ноосферу Вернадский представлял как естественный и детерминированный процесс. И тут следует напомнить, что программа написания книг по данной тематике пришла к нему во время болезни сыпным тифом в начале 1920 года. В своих ярких озарениях или видениях учёный видел также создание Института живого вещества в США. Хотя Вернадский после болезни проработал почти всё время в СССР, а не в США, и были некоторые изменения в программе, но её суть — превращение биосферы в ноосферу, очевидно, осталась без изменений.
Это говорит о том, что в учении Вернадского о биосфере и ноосфере не было никаких различий между западным капитализмом и советским социализмом — они были вовлечены в один и тот процесс глобализации. Современный процесс глобализации усилил воздействие различных факторов мирового значения.
mylnikovdm
mylnikovdmДмитрий Мыльников
Часть 1а.
Биосфера и Ноосфера.
Родился Владимир Иванович Вернадский 12 марта 1863 года в Санкт-Петербурге, в семье известного экономиста, профессора Петербургского Александровского лицея Ивана Васильевича Вернадского.
После окончания гимназии в 1881 г. Владимир Вернадский стал студентом естественного отделения физико-математического факультета Петербургского университета. В те годы здесь преподавали такие выдающиеся ученые, как химик Дмитрий Иванович Менделеев, ботаник Андрей Николаевич Бекетов, геолог и почвовед Василий Васильевич Докучаев, физиолог Иван Михайлович Сеченов, химик, создатель теории химического строения органических веществ, Александр Михайлович Бутлеров.
Собственно понятие «Ноосфера» было предложено профессором математики Сорбонны Эдуардом Леруа, и образовано из двух греческих слов, которые дословно переводятся как «сфера разума». При этом сам Леруа подчёркивал, что пришёл к этой идее совместно с другом, геологом и палеонтологом Пьером Тейяром де Шарденом, после тех самых лекций по геохимии, которые читал в Сорбонне Владимир Иванович Вернадский.
Но Пьер Тейяр де Шарден был не только геологом и палеонтологом. Он также увлекался теологией и был католическим философом, поэтому в его работах была сильна религиозная и мистическая составляющая толкования понятия «Ноосфера».
Вернадский принял предложенный французскими учёными термин «Ноосфера», но, будучи советским учёным, стоящим на позициях материализма, он рассматривал понятие «Ноосфера» исключительно с научных позиций без всякой примеси мистики.
В данной работе мне хотелось бы рассмотреть обе точки зрения на понятие «Ноосфера», одновременно с этим убрав из него все более поздние измышления эзотериков и прочих шарлатанов, многие из которых даже не читали работ Вернадского, посвящённых данной теме. Но прежде чем мы перейдём к рассмотрению понятия «Ноосфера», мне хотелось бы вернутся немного назад и начать с той точки, откуда начал своё изучение этой темы сам Владимир Иванович Вернадский.
Всё вещество планеты состоит из атомов и молекул различных химических элементов, которые тем или иным образом взаимодействуют между собой, в том числе могут вступать в различные химические реакции, при которых одни химические соединения разрушаются, а другие химические соединения возникают. Но если мы посмотрим на те вещества, которые находятся в уже перечисленных оболочках планеты, то есть в литосфере, гидросфере и атмосфере, то составляющие их химические соединения сравнительно просты и стабильны во времени. При этом химические реакции разложения существующих или образования новых химических соединений в данных оболочках практически не протекают, а если и протекают, то либо очень медленно, либо при каких-то дополнительных условиях, например, при наличии высоких температур или высоком давлении. В той же литосфере имеются огромные объёмы вещества, химический состав которых не меняется на протяжении очень длительного времени. На протяжении миллионов лет в скальных массивах может не произойти ни одной химической реакции синтеза нового химического соединения.
Ещё одной особенностью литосферы является то, что составляющее её вещество само по себе практически неподвижно и может перемещаться только под внешним механическим воздействием, таким как водная или ветровая эрозия, либо за счёт движения внутренних расплавленных слоёв планеты, которое перемещает литосферные плиты, что периодически приводит к их деформации и землетрясениям. Такое вещество планеты принято называть «косным».
Вернадский в своих работах впервые сформулировал и выделил как отдельную сущность так называемое «живое вещество», которое объединяет в себе всех живых существ планеты, начиная с самых мелких микроорганизмов и включая крупных животных, в том числе человека. Это живое вещество принципиально отличается от костного вещества планеты. И главное его отличие в очень высокой химической активности. Внутри любой живой клетки ежесекундно происходят сотни и тысячи различных химических реакций. Одни химические соединения распадаются, выделяя энергию, другие химические соединения за счёт данной энергии синтезируются, формируя необходимые клетке или многоклеточному организму биологические вещества.
При этом данные реакции протекают внутри живой клетки с огромной скоростью. Транскрипция, то есть создание молекулы РНК по фрагменту молекулы ДНК протекает в среднем со скоростью 50 пар нуклеотидов в секунду. То есть, каждую секунду к длиной полимерной органической молекуле РНК присоединяется 50 новых маленьких молекул нуклеотидов. А скорость копирования молекулы ДНК внутри безъядерных клеток одноклеточных организмов некоторых бактерий может протекать со скоростью до 1700 пар нуклеотидов в секунду!
В видео, прикреплённом ниже, показана компьютерная модель протекания реакций синтеза РНК внутри живой клетки, в том числе в масштабе реального времени (3 минута видео).
Если мы посмотрим на структуру косного вещества планеты, которое составляет литосферу, гидросферу и атмосферу, то его структурный и химический состав сравнительно простой. Молекулы содержат в среднем не более десятка атомов, которые в литосфере в основном объединены в регулярные кристаллические структуры геометрически правильной формы. При этом, если мы возьмём кристаллы одного и того же минерала, то их геометрическая форма и внутренняя структура будет практически одинаковой и неизменной в течение длительного времени. Огромные массы застывших вулканических пород, формирующих основу литосферы, не меняют своего физического и химического, а значит и информационного состояния, на протяжении миллионов лет.
Другими словами, косное вещество структурно и информационно однообразно и статично.
Живое вещество устроено совершенно иначе. Оно находится в постоянном движении и изменении. Живая клетка не только не совпадает полностью с другой клеткой того же вида. Она будет отличаться сама от себя в разные моменты времени, поскольку в процессе поглощения питательных веществ и выделения продуктов их распада постоянно меняется количество и состав атомов и молекул, которые находятся внутри этой клетки. Живая клетка постоянно обменивается с окружающей средой веществом и энергией. В ней постоянно протекают сотни и тысячи различных химических реакций, которые не только меняют её химический состав, но также вызывают постоянное изменение её внешней формы и внутренней структуры.
Таким образом, если мы будем рассматривать живое вещество со структурной и информационной точки зрения, то по этим показателям оно превосходит косное вещество планеты на много порядков. Каждая живая клетка имеет очень сложную внутреннюю структуру, которая обеспечивает не только выполнение основных функций данной клетки в организме, но ещё и возможность самостоятельно воспроизводиться, создавая собственные копии. Если же рассматривать информационную емкость живой клетки, то она просто фантастическая! В геноме человека содержится порядка 3.2 млрд. пар нуклеотидов! При этом данный геном содержится в каждой клетке организма человека, общее число которых составляет около 100 млрд. клеток.
Но геном человека на самом деле не самый большой по своему размеру. Эти белые цветы называются «японский вороний глаз». Геном этого растения состоит из 150 млрд. пар нуклеотидов, то есть, почти в 50 раз больше, чем у человека. Конечно, в процессе жизнедеятельности клетки и у человека, и тем более у растения «японский вороний глаз» используется далеко не вся ДНК, а только небольшая её часть. Но с точки зрения общей информационной емкости и демонстрации возможности упаковки информации на молекулярном уровне в органических молекулах, реально используемое количество информации не столь важно. Ведь когда вы покупаете себе компьютер с жёстким диском емкостью в несколько терабайт, это ещё не означает, что вы собираетесь непременно полностью заполнить его информацией сразу же после покупки. И даже если вам удастся его заполнить, это не значит, что вы постоянно пользуетесь всем объёмом этой информацией.
Помимо запредельной внутренней сложности устройства и функционирования отдельной живой клетки на микроуровне, как сложной химической системы, живые клетки обладают способностью объединяться в крупные сложные организмы, функционирующие на макроуровне как единая система. Данные организмы уже способны проявлять достаточно сложное поведение, взаимодействовать как между собой, так и с окружающей их внешней средой. Но и это ещё не всё. Как показал в своей работе «Биосфера» Владимир Вернадский, ни один живой организм не может существовать автономно сам по себе. Все живые организмы на планете также связаны в единую систему, внутри которой постоянно происходит обмен вещества и энергии. При этом тела живых организмов строятся из вещества планеты. Из тех же самых атомов, которые образуют литосферу, гидросферу и атмосферу, но соединены эти атомы совсем в другие, более сложные химические органические соединения. Происходит так называемая «биогенная миграция атомов химических элементов».
Владимир Иванович Вернадский сформулировал три биохимических принципа.
I принцип: «Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению».
Другими словами, в каждый момент времени живые организмы стремятся максимально размножиться, использовав для этого всё доступное им вещество и энергию. Живое вещество проявляет непрерывное стремление к экспансии, к максимальному проявлению жизни. Поколения живых существ создаются в промежутки от десятков минут до сотен лет. При этом количество живого вещества, которое находится в наличии в конкретный момент времени, составляет ничтожную долю созданного в течение года живого вещества, так как огромное количество живых клеток создаются и разрушаются даже в течение суток.
II принцип: «Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы» (или в другой формулировке: «При эволюции видов выживают те организмы, которые своею жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию»).
На практике это означает, что в ходе развития живых организмов общее количество вещества планеты, которое находится в форме органических соединений в «живом веществе», всё время возрастает. При этом преимущество в существовании и развитии оказывается у тех видов живых организмов, которые научились полнее использовать химическую энергию, запасённую в поглощаемых ими органических соединениях, а также делают это быстрее, чем другие. Например, появление пищеварительных ферментов позволило резко увеличить скорость реакций, которые при обычных условиях идут исключительно медленно, либо не идут совсем.
Увеличение скорости обмена веществ, в свою очередь, позволяет таким организмам получать большее количество энергии в единицу времени, за счёт чего они могут стать более сильными, а также обеспечить необходимой энергией более сложную и развитую нервную систему и головной мозг. Что, в конченом итоге, и даёт этим видам эволюционное преимущество над другими.
III принцип: «В течение всего геологического времени, с криптозоя, заселение планеты должно было быть максимально возможное для всего живого вещества, которое тогда существовало».
Согласно первому биохимическому принципу, живые организмы стараются захватить в свой обмен веществ максимальное количество вещества планеты. Это количество будет определяться тремя факторами. Во-первых, доступностью самого вещества, которое может быть включено в обмен веществ живыми организмами, сложностью и энергетической стоимостью извлечения данного вещества из тела планеты. Во-вторых, доступным количеством энергии, которую живые организмы могут получить из окружающей среды для обеспечения своей деятельности. В-третьих, эффективностью деятельности самих организмов, совершенством и экономичностью тех биохимических процессов, которые данные организмы используют.
В каждый исторический момент времени биосфера рано или поздно будет достигать максимума того объёма вещества, которое оно может включить в оборот жизни, с учётом текущего уровня развития живых организмов и используемых ими биохимических процессов, а также количества энергии, получаемой биосферой от внешней среды.
После достижения этого максимума Биосфера приходит в равновесие, после которого общее количество вещества в биосфере будет оставаться постоянным до тех пор, пока не произойдёт качественного развития в виде появления более эффективных биохимических процессов обмена веществ, которые позволят увеличить объём обращаемого вещества при том же количестве первичной энергии, получаемой из внешней среды.
Также очевидно, что если у нас имеются колебания интенсивности Солнечного излучения, являющегося для современной Биосферы первичным источником энергии, синхронными колебаниям будет подвержено и максимальное количество вещества, которое оборачивается в Биосфере.
Другими словами, размер современной Биосферы будет пропорционален количеству первичной лучистой энергии, которую Земля получает от Солнца.
Здесь следует отметить, что сейчас на нашей планете Земля основным источником энергии для Биосферы является излучение Солнца, поэтому вся сегодняшняя Биосфера выстроена как система по поглощению, распределению и использованию именно энергии солнечного (светового) электромагнитного излучения. Но с химической точки зрения, совершенно не важно, что будет служить источником энергии для обеспечения процесса протекания химических реакций внутри живой клетки. Это может быть источник тепла, радиоактивного излучения или даже просто мощное электромагнитное поле планеты. И примеры подобных живых организмов, которые получают энергию для своей жизнедеятельности не от электромагнитного излучения Солнца, а от тепла подводных вулканов или от сильной радиации внутри разрушенного подреакторного пространства Чернобыльской АЭС, современной науке известны.
На практике это означает, что в соответствии с третьим биохимическим принципом Вернадского, если у нас появляется некий новый источник энергии для живых клеток, либо некий новый биохимический процесс, который позволит живым клеткам использовать для своей жизнедеятельности энергию нового вида, которую они ранее использовать не могли, либо появится более эффективный процесс (с более высоким КПД) для уже ранее использовавшихся источников энергии, то это должно привести к увеличению объёма вещества, которое живые организмы смогут включить в оборот Биосферы, а значит сам размер Биосферы должен увеличится. И чем более мощным будет этот источник, либо чем более эффективным будет новый процесс использования энергии, тем большим будет рост объёмов Биосферы.
Но, в том случае, если у нас по каким-то причинам резко ослабнет или исчезнет один из источников энергии, например, по каким-то причинам резко ослабнет световой поток, который достигает поверхности планеты от её звезды, либо резко изменится электромагнитное поле самой планеты, то у нас должно наблюдаться такое же резкое сокращение объёма Биосферы. Запомним этот вывод, поскольку позже он нам ещё понадобится.
В конце первой части, прежде чем перейти к более подробному рассмотрению понятия «Ноосфера», я хочу ещё раз сформулировать, что же такое Биосфера.
Биосфера, это особая форма материи, та часть вещества Планеты, которая является либо веществом, составляющим живые клетки, либо является продуктами их жизнедеятельности. Одним из главных отличительных особенностей этого вещества является то, что те химические соединения, сложные органические молекулы, которые его составляют, не могут быть получены в ходе каких-либо простых химических реакций при отсутствии живых клеток. По своему внутреннему составу вещество Биосферы является на несколько порядков более сложно организованным, чем другое вещество Планеты (вещество других планетарных сфер).
При этом Биосфера это не только само вещество, то есть атомы и образованные из них соединения (молекулы). Это ещё и все процессы, которые происходят с этими атомами в процессе создания и разрушения данных соединений. Соответственно, те процессы, которые протекают в Биосфере, также на несколько порядков сложнее, чем процессы в остальном планетарном веществе.
Таким образом, Биосфера является особой формой живой материи, которая отличается от «косной» материи намного более высокой структурной сложностью и намного большей химической активностью, при этом протекающие в Биосфере процессы трансформации вещества (химические реакции), также отличаются намного более высокой сложностью и организованностью.
Но самое главное, что появление более сложных и развитых форм живых организмов принципиально невозможно без предварительного появления и последующего развития более простых, первичных форм жизни, задача которых наработать необходимый объём того вещества, без которого функционирование сложных форм живых организмов в принцип невозможно. Другими словами, прежде, чем сможет возникнуть сложный многоклеточный организм, на Планете должны возникнуть простые одноклеточные организмы, которые должны сформировать некий минимальный объём органических соединений, создать ту среду, в которой уже сможет возникнуть и существовать этот более сложный многоклеточный организм.