Законы биосферы

Биосфера — тоже экосистема. Однако она выделена в иерархии экосистем в силу того, что представляет в ней самый верхний уровень. Как следствие, биосфера взаимодействует с космическим окружением Земли напрямую, без посредников; кроме того, она является относительно замкнутой системой, не испытывающей управляющего воздействия со стороны какой-либо экосистемы более высокого уровня. Все это приводит к определенной специфике законов организации и функционирования биосферы.

Роль биосферы как посредника между космическими и планетарными процессами раскрывает закон преломления космических воздействий:

космические факторы, воздействуя на биосферу, в свою очередь подвергаются изменению с ее стороны и могут быть ослаблены, сдвинуты по времени или полностью погашены.

Например, известно около полутора десятков циклов солнечной активности с периодами от 4,3 до 1850 лет, однако в биосферных циклах проявляются лишь некоторые из них.

Биосфера играет также роль посредника между биологическими и геохимическими процессами на нашей планете. Об этом говорит закон биогенной миграции атомов, открытый В.И. Вер­надским:

миграция химических элементов на земной поверхности осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или в среде, химические особенности которой (содержание O₂, CO₂, H₂ и т.д.) обусловлены живым веществом.

Практический вывод отсюда заключается в том, что, воздействуя на биосферу, человек тем самым вмешивается в более глубокие, геохимические процессы, создавая предпосылки сдвигов в общем химизме собственной среды обитания.

Предупреждения о нарушении природного равновесия и грозящих в связи с этим катастрофах есть отражение точки зрения угрожаемого вида — человека. Биосфера же в целом обладает более высокой стабильностью, чем отдельный вид или группа видов. Отражением этого обстоятельства является, например, закон постоянства биомассы, открытый также Вернадским:

суммарная масса живого вещества биосферы не изменяется в течение геологических периодов.

Имеется и более сильный закон сохранения структуры биосферы (первый закон экодинамики Ю. Голдсмита):

помимо неизменности количества живого вещества, в природе наблюдается сохранение его организации: так, в течение геологических периодов остается практически неизменным общее число видов в биосфере.

Устойчивость биосферы отражает присущее зрелой экосистеме стремление к стабилизации, усиливаемое в данном случае особенной замкнутостью биосферы. Механизм стабильности раскрывается правилом автоматического поддержания глобальной среды обитания:

Живое вещество в ходе саморегуляции и взаимодействия с неживым веществом автоматически поддерживает среду жизни, пригодную для ее развития.

С самого момента возникновения живых существ они начали изменять окружающую среду. Поэтому точнее говорить не об эволюции жизни, а о коэволюции живого вещества и условий жизни. Благодаря наличию обратной связи, процесс развития оказался самоускоряющимся: чем больше организмы воздействовали на среду биосферы, тем интенсивнее шла их эволюция. Это обстоятельство выражается законом саморазвития биосистем, сформулированным Э. Ба­у­эром в 1935 г.:

развитие биологических систем есть результат их внешней работы, то есть воздействия этих систем на окружающую среду.

Развитие биосферы не было гладким и последовательным процессом. В соответствии с общей закономерностью самоорганизации (п. 4.8.3), его правильнее представлять как череду бифуркаций, катастрофических нарушений равновесия, разделенных периодами постепенных изменений. Важная роль этих кризисов отражается известным в эволюционной экологии принципом катастрофического толчка:

природная или природно-антропогенная катастрофа всегда приводит к существенным эволюционным перестройкам, которые относительно прогрессивны для биосферы, так как адаптируют ее системы к новым условиям среды.

Антропогенные изменения биосферы, происходящие с большой скоростью, в любой момент могут послужить спусковым крючком для нового ускорения эволюционных перестроек биосферы. Это будет означать кардинальную перестройку экологических условий на планете, к которой человечество пока не готово ни как биологическое, ни как социальное образование. Чтобы избежать этого, требуются какие-то ориентиры, пусть приблизительные, какие-то указатели опасной черты. Такие указатели предоставляются правилами 1% и 10%.

Правило 10% фактически представляет собой следствие из закона пирамиды энергий:

Изъятие с любого трофического уровня стабильной экологической пирамиды 10% особей, как правило, не ведет к нарушению ее равновесия.

Правило 1% гласит:

изменение энергетики природной системы в пределах
до 1%, как правило, не выводит природную систему
из равновесного (квазистационарного) состояния.

Показано, например, что 1% от поступающей к Земле энергии Солнца (п. 4.6.8) — максимально допустимый порог экстенсивного развития человеческой энергетики, за которым лежит разрушение биосферы. Как и в случае с правилом 10%, многое здесь зависит от состояния системы.

Поиск по сайту: