8. Стабільність біосфери

Біосфера виступає як надзвичайно складна екосистема, яка працює у стаціонарному режимі на основі саморегуляції всіх складових її частин і процесів.

Стабільність біосфери заснована на високому рівні різноманіття живих організмів, окремі групи яких виконують різні функції, які забезпечують визначену швидкість фіксації сонячної енергії та біогенної міграції атомів.

У нормальному стані будь-якій екосистемі і біосфері в цілому властивий стійкий стан, що має назву гомеостаз, який характеризується динамічною рівновагою між народжуваністю та смертністю, споживанням і вивільненням речовини й енергії. Окремі екосистеми, а отже і біосфера, постійно піддаються зовнішньому впливу, який намагається вивести їх із рівноваги. Якщо цей вплив не занадто великий, тоді в ході екологічного дублювання порушені зв'язки замінюються іншими і процес передачі речовини й енергії продовжується. Відповідно до закону внутрішньої динамічної рівноваги — речовина, енергія й інформація в цілому взаємозалежні і будь-яка зміна одного з цих показників викликає зміну всіх інших показників, причому ці зміни відбуваються в напрямку, що забезпечує зберігання загальної суми матеріально-енергетичних і динамічних якостей системи, тобто й стійкість. Згідно принципу Ле-Шательє, будь-які зовнішні впливи, що виводять систему зі стану рівноваги, викликають у цій системі процеси, що намагаються послабити зовнішній вплив та повернути систему в початковий рівноважний стан.

Таким чином, окремі екосистеми і біосфера в цілому протистоять впливам, які намагаються порушити їх стабільність.

Стабільність біосфери — спроможність біосфери зберігати свій стан, протистояти внутрішнім збуренням, включаючи будь-які антропогенні впливи, шляхом вироблення в ній саморегулюючих механізмів.

Саморегуляція — спроможність природної системи до відновлення внутрішніх властивостей після короткочасного природного або антропогенного впливу.

Саморегуляція заснована на принципі зворотніх зв'язків окремих складових природних систем, підсистем і екологічних компонентів. Так, наприклад, штучний або природний вплив (полив, дощ, добрива) призвів до різкого зростання кількості їжі для деяких тварин. Чисельність цієї популяції швидко почала зростати, вони стали поїдати весь корм, і незабаром корму стало недостатньо і чисельність даної популяції стала падати. В результаті зворотнього зв'язку підтримується динамічна рівновага між потоками речовини й енергії в біосфері й окремих її частинах.

До саморегуляції належить і процес самоочищення навколишнього середовища.

Самоочищення — спроможність середовища руйнувати, переробляти або переводити в індиферентний стан забруднюючі компоненти природного, техногенного і побутового походження, які до нього потрапляють.

Очищення природного середовища від органічних забруднюючих речовин наступає в результаті мінералізації, а від неорганічних — унаслідок хімічних реакцій, що перетворюють їх у нешкідливі мінеральні сполуки. Деякі вищі рослини і мікроорганізми активно очищують середовище від забруднень, розщеплюючи не властиві природі речовини.

Узагальнюючи результати досліджень в галузі геології, палеонтології, біології й інших природничих наук, В.І. Вернадський прийшов до висновку, що біосфера — це «стійка динамічна система, рівновага якої установилася в основних рисах і незмінно діє протягом 1,5-2 млрд. років». В. І. Вернадський показав, що стабільність біосфери за цей час виявляється в сталості її загальної маси (=10¹⁹ т), енергії, пов'язаної з живими речовинами і середнього хімічного складу всього живого. Стабільність біосфери В.І. Вернадський пов'язував із тим, що функції життя в біосфері — біохімічні функції незмінні протягом геологічного часу, і жодна з них не з'явилася знову.

Всі функції живих організмів (створення газового середовища, окисні процеси, концентрація хімічних елементів і т. д.) не можуть виконуватися організмами будь-якого одного виду, а тільки їх комплексом. Звідси В. І. Вернадський робить важливий висновок: біосфера Землі сформувалася з самого початку як складна система з величезною кількістю видів, кожний із яких виконує свою роль у загальній системі.

Стабільність біосфери з самого початку була зумовлена її складністю.

В.І. Вернадському належить відкриття основного закону біосфери — кількість живої речовини є планетарною константою з часу архейської ери, тобто за весь геологічний час.

За цей час живі організми морфологічно змінилися, але кількість живої речовини залишалася незмінною. Як вважав В.І. Вернадський, у складній організації біосфери відбувалися, у межах живої речовини, тільки перегрупування хімічних елементів, а не корінна зміна складу і кількості.