Мир науки Метод. Парадигмы. Творчество.

Общая теоретико-методологическая программа работ в данной области строится на базе биосферной концепции. В понятии биосфера фиксируется такой уровень организации живой материи, который более или менее устойчивым образом закрепился на планете Земля в ходе ее длительной космической и геологической эволюции. Базовыми элементами биосферы, как отмечалось выше, являются биоценозы и биогеоценозы. В ней осуществляется видообразование и расселение живых форм, происходит их взаимодействие между собой и со средой обитания. В настоящее время биосфера проникает в земную кору (до 10 км вглубь), в водные источники и в воздушную среду (до 30 км над Землей). Экологи подчеркивают, что на Земле сложился уникальный баланс экосистем, давших возможность процветания здесь особых форм жизни и ставших колыбелью возникновения и развития человеческого рода. Специалисты-экологи рассматривают человека в качестве системного элемента земной биосферы, законы которой он не вправе переступать без катастрофических для себя последствий.

В рамках биосферного подхода выявилась значимость ряда базовых процессов, определяющих состав, структуру, способы организации земной биосферы, обеспечивающих ее устойчивость и возможности релаксации под действием внешних космических сил и факторов. Среди таких процессов принято называть циркуляцию вещества, обмен энергией и информацией и осуществление обратных регулирующих связей между элементами биосферы. Отмечается также важность многообразия живых систем и организмов для построения биосферной организации и для поддержания ее устойчивости на протяжении десятков и сотен миллионов лет. В то же время в современной экологии накоплен материал, позволяющий отразить динамику биосферы, реализующуюся в ходе и под влиянием естественной эволюции Земли и под воздействием космических факторов.

Один из первоначальных этапов истории Земли, определивший собой появление жизни на нашей планете, был связан с формированием атмосферы и водных стихий (морей и океанов). Их химический состав претерпевал значительные колебания под действием геологических сил (например, извержение вулканов) и потока солнечного ветра, т. е. электронов, протонов и ионов.

Затем к химической эволюции оболочек Земли около трех с половиной миллиардов лет назад добавилась биологическая эволюция. Начало ей дало появление аминокислот и простейших одноклеточных организмов. Такие организмы обнаружили способность приспосабливаться к среде обитания и к размножению. С этого момента был запущен процесс становления биосферы, который ускорился с появлением около двух миллиардов лет назад клеточных систем, содержащих хлорофилл и другие пигменты. Данное обстоятельство преобразило первоначальную биосферу, поскольку появилась возможность процесса фотосинтеза. Он характеризуется превращением молекул двуокиси углерода и воды в органические соединения и свободный кислород. Осуществляется такой процесс под действием солнечного излучения. Со временем фотосинтез стал основой практически бесконечного наращивания биомассы на Земле.

Главный поток прироста биомассы стали обеспечивать возникшие растения, расселившиеся в водной среде и на суше. Растительная жизнь многократно усилила изменение состава атмосферы, увеличив в ней содержание кислорода и сократив долю двуокиси углерода. В результате стал формироваться в верхних слоях атмосферы защитный озоновый слой, поглощающий ультрафиолетовое и рентгеновское излучение Солнца, которое губительно для сухопутных форм жизни. Новые условия привели к расширению масштабов жизни на суше. Надо отметить и то обстоятельство, что новый состав атмосферы сложился в благоприятные для дальнейшего развития жизни пропорции основных газов: азота, кислорода и углекислого газа. Наша атмосфера может отражать в космос значительную часть тепловой энергии Солнца, что обеспечивает отсутствие перегрева земной поверхности. В то же время тепло на Земле частично задерживается в силу своеобразного парникового эффекта. В итоге в нижних слоях атмосферы и на поверхности планеты поддерживается достаточно устойчивая умеренная температура, благоприятствующая развитию многих экосистем.