Концепция В.И. Вернадского о биосфере

Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся появлением новых видов организмов, оказывает воздействие на всю биосферу в целом, в том числе и на природные биокостные тела, например, почвы, надземной и подземной воды.

Возникновение жизни на Земле, образование биосферы, её прогрессивная эволюция и появление человека долгое время не укладывались в строгую физическую картину мира, считались термодинамически маловероятными. Однако недавно оформилось представление, согласно которому по законам физики в открытых системах с протоком энергии вынужденно возникают динамические структуры в виде материальных циклов, интенсивно переносящих энергию. Во многих случаях кажется, что они возникают сами по себе, и поэтому явление называется самоорганизацией структур.

Но всегда есть внешняя материальная причина. На Земле - это поток солнечной энергии, который вызывает и организует круговороты вещества: от простых физических (воды, воздуха) до сложных, биологических. Цикл синтеза и распада органических веществ в биосфере, названный биотическим круговоротом, возник на основе круговорота неорганических масс под воздействием потока солнечной энергии.

На рис.1. схематически представлена эволюция биосферы в виде усложнения системы взаимосвязанных циклов.

Рис. 1 Стадии эволюции биосферы (по М.М. Камшилову):

1 - абиотический круговорот (климатический и почвенно-грунтовый), возникновение первичного примитивного биотического круговорота (Б); 2 - рост биосферы и биотического круговорота; 3 - стабильный биотический круговорот, появление человека (Ч); 4- рост человечества, появление техногенеза и техносферы (Т);5 - современная фаза, рост техносферы и влияние её на биотический и абиотический круговороты

Первая стадия соответствует возникновению первичного биотического цикла, осуществлённого сообществом фотосинтезирующих цианобактерий - сине-зелёных водорослей - первых примитивных, но чрезвычайно жизнестойких продуцентов. Поскольку круговорот ещё не сбалансирован с абиотическим, глобальной биосферы как таковой ещё нет.

Вторая стадия соответствует установлению сбалансированного биотического круговорота с участием аэробных форм автотрофов и гетеротрофов, способствующих развитию и росту биосферы.

К третьей стадии биосфера уже давно сформировалась и стабилизировалась, выполнила свои геологические функции, биотический круговорот достиг высокой степени совершенства; появился человек.

Четвёртая стадия характеризуется развитием человеческой цивилизации. И это создаёт новую ситуацию в эволюции биосферы. Новые циклы техносферы ещё не вписаны в биотический круговорот, во многих случаях даже угнетающе действует на функции биосферы.

Пятая стадия современной эпохи характеризуется тем, что человеческое общество поглощает вещество и энергию не только через биосферу, но непосредственно из абиотической среды. Это было бы кардинальным преобразованием хода эволюции биосферы, если бы при этом техногенная нагрузка на биосферу уменьшилась. К несчастью, пока что обращение человека к абиогенным ресурсам только увеличивает эту нагрузку.