6.2. Эволюция биосферы

Важнейшей частью учения Вернадского о биосфере является его представление о возникновении и развитии биосферы. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции, в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов.

Основные этапы эволюции биосферы как глобальной среды жизни на Земле целесообразно рассмотреть с точки зрения закономерности и последовательности формирования основных сред жизни.

Возраст Земли составляет ~ 4,6–4,7 млрд. лет. В атмосфере древней Земли гремели грозы, ее пронизывало жесткое УФ-излучение Солнца, на планете извергались вулканы. Под влиянием этих воздействий образовывались органические соединения, которыми насыщались воды океана.

Атмосферными газами на данном историческом этапе были метан CH₄, аммиак NH₃, пары воды H₂O, азот N₂, углекислый газ CO₂, водород H₂. В атмосфере не было кислорода, а, следовательно, и озонового слоя, который мог защитить от жесткого УФ-излучения. Жизнь могла существовать в бескислородной атмосфере только под защитой слоя воды. Слой воды толщиной 2–3 м поглощает кванты жесткого излучения, как и озоновый слой. Таким образом, древнейшая биосфера возникла в гидросфере, существовала в ее пределах и носила гетеротрофный характер. Вода является первой средой жизни на Земле.

 ~3,5 млрд. лет назад появились первые простейшие живые организмы, анаэробы, живущие в воде. Питались эти простейшие органическими веществами, содержащимися в воде.

Первыми автотрофами стали прокариоты – организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром – синезеленые водоросли. Побочным продуктом их жизнедеятельности был  кислород.

1,5–2 млрд. лет назад появились одноклеточные эукариоты – живые организмы с обособленным клеточным ядром и внутриклеточными органоидами, произошел мощный популяционный взрыв автотрофных водорослей. Это привело к избытку кислорода в воде и его выделению в атмосферу.

1,4 млрд. лет назад – развиваются многоклеточные организмы – настоящие водоросли.

600 млн. лет назад содержание кислорода в атмосфере достигло 0,6 % (современный уровень ~ 21 %). Появляются губки, кораллы, черви, моллюски, первые позвоночные животные – рыбы. Формируется вторая среда жизни – живой организм (развиваются паразиты).

В результате выхода растений на сушу резко возрастает концентрация кислорода в атмосфере, становится возможным выход животных на сушу. Происходит формирование еще двух сред жизни – почвы и воздушно-наземной среды.

400–350 млн. лет назад концентрация кислорода достигла современного уровня (21 %). В этот период появляется наземная растительность, пресмыкающиеся, происходит бурный рост лесов, затем появляются первые насекомые, крупные животные.

Таким образом, в пределах биосферы сформировались четыре среды жизни: две мертвые – вода и воздух, одна биокосная – почва и одна живая – живой организм.

Появление человека как биологического вида открывает социальный этап эволюции биосферы.

В сжатом виде идеи В. И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Вначале сформировалась литосфера — предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше — биосфера.

2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т. е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

3. Живые организмы — главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (В. И. Вернадский, 1934).

4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени.

5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.