ТЕМА 23 ЛЮДИНА, БІОСФЕРА І КОСМОС
Розглядаючи питання про походження життя на Землі, ми коротко згадали про біосферу, живу речовину та її біогеохімічні функції, відкриті В.І. Вернадським. Справжня тема передбачає більш докладне вивчення цих питань.
Упродовж багатьох сотень людських поколінь взаємодія людини з навколишнім середовищем помітних змін у біосфері не викликала, але весь цей час йшло накопичення знань та сил. Поступово, використовуючи свою інтелектуальну перевагу над рештою представників тваринного світу, людина охопила своєю діяльністю всю верхню оболонку планети - всю біосферу. Ця діяльність призвела до приручення тварин, виведення культурних рослин. Людина стала змінювати навколишній світ і створювати для себе нову живу природу, яка ніколи не існувала на планеті.
Під впливом людської праці з появи людства почався й у наростаючому темпі продовжує відбуватися процес видозміни біосфери та її перехід у новий якісний стан. Природознавству відомі більш ранні переходи біосфери до якісно нових станів, що супроводжувалися майже повною її перебудовою. Але даний перехід є чимось особливим, ні з чим не порівнянним явищем.
У системі сучасного наукового світогляду поняття біосфери посідає ключове місце у багатьох науках. Розробка вчення про біосферу нерозривно пов'язана з ім'ям В.І. Вернадського, хоч і має досить довгу передісторію, що почалася з книги Ж.-Б. Ламарка "Гідрогеологія" (1802), в якій міститься одне з перших обґрунтувань ідеї про вплив живих організмів на геологічні процеси. Потім була грандіозна багатотомна праця А. Гумбольдта «Космос» (перша книга вийшла в 1845 році), в якій було зібрано безліч фактів, що підтверджують тезу провзаємодії живих організмів із тими земними оболонками, куди вони проникають. Сам термін «біосфера» був уперше введений у науку німецьким геологом і палеонтологом Едуардом Зюссом, який мав на увазі під нею самостійну сферу, в якій на Землі існує життя. Він дав визначення біосфери як сукупності організмів, обмеженої в просторі та часі і мешкає на Землі.
Але про геологічну роль біосфери, про її залежність від планетарних факторів Землі поки що не було сказано нічого. Вперше ідею про геологічні функції живої речовини, уявлення про сукупність всього органічного світу у вигляді єдиного цілого нероздільного висловив В.І. Вернадський. Його концепція складалася поступово, від першої студентської роботи «Про зміну ґрунту степів гризунами» (1884) до «Живої речовини» (рукопис рубежу 20-х років), «Біосфері» (1926), «Біогеохімічним нарисам» (1940), а також «Хімічній будові біосфери Землі» та «Філософським думкам натураліста», над якими він працював в останні десятиліття свого життя – теоретичний підсумок творчості вченого та мислителя.
Ввівши поняття живої речовини як сукупності всіх живих організмів планети, в тому числі і людини, Вернадський тим самим вийшов на якісно новий рівень аналізу життя і живого - біосферний. Це дало можливість розуміти життя як могутню геологічну силу нашої планети, що діє формує сам образ Землі. У функціональному плані жива речовина ставала тією ланкою, яка поєднувала історію хімічних елементів із еволюцією біосфери. Введення цього поняття також дозволяло поставити та вирішити питання про механізми геологічної активності живої речовини, джерела енергії для цього.
Такі грандіозні перетворення геосфери потребуютьгігантських витрат енергії. Джерелом її є біогеохімічна енергія живої речовини біосфери, відкрита Вернадським.
Біосфера -це жива речовина планети і перетворена ним кісна речовина (утворена без участі життя). Отже, це біологічне, геологічне чи географічне поняття. Це фундаментальне поняття біогеохімії, один із основних структурних компонентів організованості нашої планети та навколоземного космічного простору, сфера, в якій здійснюються біоенергетичні процеси та обмін речовин внаслідок діяльності життя.
Плівка біосфери, що огортає Землю, дуже тонка. Сьогодні прийнято вважати, що в атмосфері мікробне життя має місце приблизно до висоти 20 - 22 км над земною поверхнею, а наявність життя в глибоких океанічних западинах опускає цей кордон до 8 - 11 км. нижче рівня моря. Поглиблення життя в земну кору набагато менше, і мікроорганізми виявлені при глибинному бурінні і в пластових водах не глибше 2 - 3 км. Але ця найтонша плівка покриває абсолютно всю Землю, не залишаючи жодного місця на нашій планеті (включаючи пустелі та крижані простори Арктики та Антарктики), де б не було життя. Зрозуміло, кількість живої речовини у різних галузях біосфери по-різному. Найбільша його кількість розташована у верхніх шарах літосфери (ґрунт), гідросфери та нижніх шарах атмосфери. У міру поглиблення в земну кору, океан, вище в атмосферу - кількість живої речовини зменшується, але немає різкої межі між біосферою і земними оболонками, що її оточують. І насамперед немає такої межі в атмосфері, яка б робила біосферу закритою для всіх космічних випромінювань, а також енергії Сонця. Таким чином, біосфера відкрита космосу, що купається в потоках космічної енергії. Переробляючи цю енергію,жива речовина перетворює нашу планету. Саме утворення біосфери, зокрема і походження життя Землі, є результатом дії цих космічних сил, найважливішого чинника функціонування біосфери.
Космічні випромінювання і насамперед енергія Сонця надають постійну дію попри всі явища Землі. Засновник геліобіології А.Л. Чижевський особливо багато займався вивченням сонячних зв'язків. Він зазначав, що найрізноманітніші і різнохарактерні явища Землі - і хімічні перетворення земної кори, і динаміка самої планети і її частин, атмо-, гидро- і літосфери,- протікають під безпосереднім впливом Сонця. Сонце є основним (поряд з космічним випромінюванням та енергією радіоактивного розпаду в надрах Землі) джерелом енергії, причиною всього на Землі - від легкого вітерцю та росту рослин до смерчів та ураганів та розумової діяльності людини.
Зв'язок між циклами сонячної активності та процесами в біосфері був помічений ще у XVIII столітті. Тоді англійський астроном В. Гершель звернув увагу на зв'язок між урожаями пшениці та кількістю сонячних плям. НаприкінціXIX століття професор Одеського університету Ф.М. Шведов, вивчаючи зріз стовбура столітньої акації, виявив, що товщина річних кілець змінюється кожні 11 років, ніби повторюючи циклічність сонячної активності.
Узагальнивши досвід попередників, А.Л. Чижевський підвів під ці емпіричні дані тверду наукову основу. Він вважає, що Сонце диктує ритм більшості біологічних процесів Землі; коли на ньому утворюється багато плям, з'являються хромосферні спалахи та посилюється яскравість корони, на нашій планеті вибухають епідемії, посилюється зростання дерев, особливо сильно розмножуються шкідники сільського господарства та мікроорганізми.збудники різноманітних хвороб.
ЛЮДИНА І КОСМОС
Вихідною основою існування біосфери і біогеохімічних процесів, що відбуваються в ній, є астрономічне становище нашої планети, в першу чергу її відстань від Сонця і нахил земної осі до площини земної орбіти. Це просторове розташування Землі переважно визначає клімат планети, а останній своєю чергою -життєві цикли всіх існуючих у ньому організмів. Сонце є основним джерелом усіх геологічних, хімічних та біологічних процесів на нашій планеті.
Сьогодні основна маса вчених єдина на думці, що людина та людство становлять частину живої речовини нашої планети. Це означає, що люди також піддаються дії космічних енергій та сонячної радіації. Так, людський організм, як і організми інших тварин, підлаштовується під ритми біогеосфери, передусім добові (циркадні) і сезонні, пов'язані зі зміною пір року.
Обмін речовин у людини протікає в успадкованому з покоління до циркадного ритму. В даний час вважається, що близько сорока процесів у людському організмі підпорядковано суворому циркадному ритму. Наприклад, ще 1931 року було встановлено циклічність у функціонуванні печінки людини. У людей, які ведуть нормальний спосіб життя і харчуються три рази на день, в першу половину дня печінка виділяє найбільшу кількість жовчі, яка необхідна для перетравлення жирів і білків, витрачаючи глікоген, що нею запасається, і перетворюючи його на прості різновиди цукру. Вона віддає воду, утворюючи багато сечовини, та накопичує жири. У другій половині дня печінка починає засвоювати цукру, накопичуючи глікоген та воду. Об'єм її клітин збільшується втричі.
В умовах Півночі найбільший відсоток гемоглобінузнайдено у більшості обстежених жителів у літні місяці, а найменший - узимку та на початку весни.
Цикли сонячної активності також впливають на життєдіяльність людини. Так, обробивши, матеріал по спалахам зворотного тифу в Європейській Україні з 1883 по 1917 рік, а також дані про холеру в Україні з 1823 по 1923 рік і дані щодо активності Сонця, Чижевський дійшов висновку, що ці земні явища наступають синхронно. що відбуваються у різних сонячних сферах. На підставі побудованих ним графіків він ще у 1930-х роках передбачив, що у 1960 – 1962 роках відбудеться епідемічний спалах холери, що справді сталося у країнах Південно-Східної Азії.
Те, що стан сонячної активності небайдужий для життя на Землі, показує і збільшення числа випадків зараження коростою в 1968 році і несподівано підскочив число захворювань кліщовим енцефалітом і туляремією на вершині максимуму вікового циклу сонячної активності в 1957 році (незважаючи на проводи роки, вакцинацію населення). Тут ми виявляємо явний взаємозв'язок людини з рослинним і тваринним світом, в якому всі життєві цикли: захворювання, масові перекочування, періоди бурхливого розмноження ссавців, комах, вірусів - протікають синхронно з одинадцятирічними циклами сонячної активності, як і чергування грозової та спокійної літ та меншого виробництва рослинної маси і т.д.
Гематологи дійшли висновку, що в роки максимуму сонячної активності норма зсідання крові у здорових людей збільшується вдвічі, а оскільки компенсаторна діяльність, зокрема здатність крові не згортатися, у серцево-судинних хворих пригнічена, то при збільшенні сонячних плям частішають інфаркти, інсульти.
Наведені факти дозволяють говорити про вплив космосу на фізіологічні процеси в окремому людському організмі. Але водночас людина є частиною людства, громадського організму, який також схильний до впливу сонячної активності. Чижевський спробував встановити взаємозв'язок одинадцятирічних сонячних циклів із насиченістю історичними подіями різних періодів людської історії. Внаслідок свого аналізу він зробив висновок, що максимум суспільної активності збігається з максимумом сонячної активності. Середні точки течії циклу дають максимум масової діяльності людства, що виражається у революціях, повстаннях, війнах, походах, переселеннях, є початками нових історичних епох в історії людства. У крайніх точках течії циклу напруга загальнолюдської діяльності військового чи політичного характеру знижується до мінімальної межі, поступаючись місцем творчої діяльності та супроводжуючись загальним занепадом політичного та військового інтересу, світом і спокійною творчою роботою у сфері державного будівництва, науки і мистецтва.
Ці ідеї щодо зв'язку космосу, людини та біосфери, представлені концепціями Вернадського та Чижевського, лягли в основу популярної сьогодні гіпотези Л.М. Гумільова про пасіонарний поштовх, що породжує до життя нові етноси. Ключовим поняттям концепції етногенезу Гумільова є поняття пасіонарності, яке він визначає як підвищене прагнення до дії. Поява цієї ознаки в окремої людини є мутацією, що стосується енергетичних механізмів людського тіла. Пасіонарій (носій пасіонарності) стає здатним сприйняти з довкілля енергії більше, ніж необхідно для його нормальної життєдіяльності. Надлишок отриманої енергіїнаправляється їм у будь-яку область людської діяльності, вибір якої визначається конкретними історичними умовами та схильностями самої людини. Пасіонарій може стати великим завойовником (Олександр Македонський, Наполеон і т.д.) або мандрівником (Марко Поло, А. Пржевальський тощо), великим вченим (А. Ейнштейн, І. Гете тощо) або релігійним діячем (Будда, Христос). Поява якості пасіонарності ініціюється якимось специфічним рідкісним космічним випромінюванням (пасіонарні поштовхи відбуваються 2-3 рази за тисячоліття). Носії пасіонарності виникають у зоні сліду від цього випромінювання - лінії шириною 200 - 300 км, але довжиною до половини кола планети. Якщо в зоні цього випромінювання виявляться кілька народів, що живуть у різних ландшафтах, вони можуть стати зародком нового етносу. Зміна етносів є процес всесвітньої історії, причина прогресивних змін у ній.