- 2 -

Главный принцип функционирования биосферы — принцип циклической замкнутости

Главное свойство биосферы — это непрерывный синтез и разложение составляющих ее веществ. Вся совокупность веществ биосферы вовлечена в мощные глобальные потоки и изменения, но эти потоки и изменения практически полностью сбалансированы или, другими словами, замкнуты. Все, что производит живой организм, в том числе и он сам, потребляется организмами других видов, и так далее по цепочке — процессы эти идут циклически без образования тупиковых продуктов за счет использования солнечной энергии.

Помимо замкнутых циклов обмена веществ — метаболических циклов, существуют также физические циклы, например, водный цикл: вода в одних местах испаряется, в других — конденсируется. Чистая вода загрязняется продуктами выделений живых организмов и минеральными веществами, а затем снова очищается за счет дистилляции и жизнедеятельности других организмов, особенно растений.

Метаболические и физические циклы в биосфере обеспечивают в результате химическое и физическое постоянство окружающей нас среды. Закон равновесия циклов можно назвать «принципом циклической замкнутости» или просто «принципом замкнутости».

Жизнь в разных формах существует на Земле около трех миллиардов лет, и вся эта жизнь в целом бессмертна, хотя каждое отдельное живое существо смертно. За этот период атомы химических элементов, образующие вещества биосферы, многократно входили в состав самых различных организмов — от бактерий и сине-зеленых водорослей до высших животных и человека, то есть меняли свою «роль» миллионы раз, а между тем общее количество их и элементный состав веществ, вовлеченных в круговорот, были практически постоянны.

Таким образом, биосфера существует как эволюционно сложившаяся на нашей планете система многократного использования живыми существами одних и тех же атомов. Эта замкнутость является основой бессмертия биосферы — следовательно, любые изменения замкнутости заслуживают самого пристального внимания. Природная биосфера теряет или приобретает не более 0,01 % элементов за характерное время оборота этих элементов — такого уровня замкнутости достичь совсем не просто: в лучших лабораторных модельных биосферах потери за цикл в сотни и тысячи раз выше. Без такой полной замкнутости химические элементы, содержащиеся в одних веществах, превращались бы живыми существами в совсем другие вещества и становились бы недоступны для них, после чего жизнь, естественно, прекратилась бы. Как же возникла такая удивительная замкнутость, обеспечивающая бессмертие жизни, какие механизмы поддержания этой замкнутости существуют в биосфере в настоящее время? Все это вопросы, на которые до сих пор нет ответа.

Все имеющиеся в настоящее время теории эволюции жизни не могут объяснить возникновение и сохранение замкнутости биосферы.

Практически непонятна сейчас и связь между метаболическими и физическими циклами — ясно только, что такая связь существует, и, по-видимому, очень сильная. Любое изменение физических условий должно менять видовой состав организмов и, следовательно, характер метаболических циклов и наоборот.

Таким образом, можно сказать, что все функционирование биосферы подчиняется принципу замкнутости. Замкнутые метаболические и физические циклы осуществляют постоянство химических и физических характеристик биосферы. Необходимо тщательно осмыслить, каковы механизмы реализации принципа замкнутости в живой природе и биосфере в целом.

Страница 2 из 9 Все страницы