Вісник НАН України. 2016. № 4. С. 53-64.

ПРОТАСОВ Олександр Олексійович –
доктор біологічних наук, професор,
провідний науковий співробітник Інституту 
гідробіології НАН України

СИСТЕМНА КОНЦЕПЦІЯ ЕВОЛЮЦІЇ БІОСФЕРИ І СУЧАСНА ЕКОЛОГІЧНА КРИЗА

Біосфера – складна ієрархічна біокосна система, найменшою структурною одиницею якої є екосистема, біогеоценоз. Підхід до розгляду структури біосфери побудований на виділених В.І. Вернадським плівках життя в біосфері. Відповідно до структури, розвиток біосфери, її еволюція є системою послідовної зміни всіх її елементів – від екосистем до біогеомів. Динамічну еволюційну систему біосфери утворюють тренди еволюції, які визначають характер і спрямованість розвитку в тому чи іншому аспекті еволюції. Одним із найбільш «молодих» трендів є антропокультурний тренд, який проявляється в біосфері формуванням антропогенних екосистем. В основі ноосферогенезу лежить заміна природних екосистем антропогенними системами різних типів – техно-, агро- та урбоекосистемами. Сучасну екологічну кризу можна розглядати як закономірний етап еволюції біосфери, що передує переходу до нового її стану – ноосфери.

Ключові слова:  біосфера, еволюція, біогеом, біосферомерон, екосистема, ноосферогенез.

Вступ
Еволюційні уявлення і концепції сьогодні є одними з найважливіших не тільки в науковому світогляді, вони проникли глибоко в суспільну свідомість. Щоб оцінити нинішню популярність еволюційної ідеї кількісно, ми скористалися прийомом авторів книги [1], а саме, вдалися до пошукових систем Інтернету за ключовими словами. Сама по собі кількість посилань, пов’язаних з еволюцією, вражає. Майже півмільярда англійською і близько 100 мільйонів кирилицею для ключового слова evolution / еволюція! Однак тут важливіші відносні оцінки. Як ключові слова еволюція, біосфера пов’язані з найбільш уживаними, а отже, найбільш важливими? Для порівняння ми обрали два ключових слова: 1) health / здоров’я; 2) human life / життя людини. Відповідно латиницею і кирилицею вони траплялися 3,5 мільярда / 108 мільйонів разів (1) і понад 300 мільйонів / 300 тисяч разів (2). Отже, еволюція опинилася десь між здоров’ям і життям.

Вчення про біологічну еволюцію, започатковане Ч. Дарвіном, яке згодом стали називати дарвінізмом, у другій половині ХІХ ст. було сприйнято як довгоочікувана відповідь на одну з найважливіших загадок життя. Досі у свідомості людей еволюційне вчення, тепер уже в дещо інших формах, має і соціальне навантаження і розглядається як одна з основ матеріалістичного світогляду [2].

Можна впевнено зробити висновок, що біологічна еволюція цікавить сучасну людину більше, ніж еволюція біокосної системи – біосфери. І це стосується не тільки пересічного обивателя, а й учених. Біологічна еволюція поза біосферою?! Адже сучасні кліматичні зміни нас цікавлять не стільки самі по собі, скільки їх наслідки для нинішніх і прийдешніх поколінь. Однак жодні прогнози на майбутнє не можуть бути достовірно побудовані без знання закономірностей перебігу еволюційних процесів у минулому. І в сьогоденні.

Структура біосфери
Як це не парадоксально, еволюцію життя на нашій планеті не можна розглядати тільки і виключно як біологічну еволюцію. Життя біологічних систем, від організму до популяцій і угруповань, неможливе поза середовищем їх існування. Еволюція біологічних систем, «походження видів» – лише одна зі складових, один тренд загальнобіосферного еволюційного процесу.

Біосфера є більш складною системою, ніж сукупність усього живого, оскільки охоплює не лише живі, а й косні її елементи, необхідні для підтримання життя. Через це еволюція біосфери має два тренди розвитку – біотичний і абіотичний (косний), які перебувають у нерозривному взаємозв’язку.

Ідея біосфери, живого покриву Землі, Лику Землі, висловлена Е. Зюсcом і розроблена В.І. Вернадським, втілилася в новітній час у різноманітних теоретичних побудовах. Так, Дж. Лавлок, автор гіпотези Геї (Gaia), розглядає біосферу як «географічну область Землі, де існує життя» [3, с. 143]. З одного боку, це є близьким до статичного розуміння біосфери за Е. Зюссом, але з іншого, він розглядає Гею як функціонуючий суперорганізм (Gaia as superorganism), що у своїй основі певною мірою співвідноситься з концепцією біосфери Вернадського.

Біосфера є складною біокосною системою. Що випливає з цього для розуміння еволюції цієї системи? Згідно з принципами організації систем, слід вважати, що 1) система розвивається як ціле; 2) її елементам у їхньому розвитку властива певна індивідуальність; 3) взаємодія між частинами і цілим визначає результат процесу. Зміни в системі мають як стохастичну, спонтанну, випадкову природу, так і певні закономірності. При цьому в напрямі від загального до конкретного зростає частка елементів стохастичності, і навпаки, від окремого до загального – детермінованості, закономірності. Через наявність різноманітності структури біосферної системи неминуча диверсифікація еволюційних процесів. Наслідок цього – неможливість пізнання еволюції біосфери з позицій якоїсь однієї окремої концепції. Тут потрібен системний підхід.

Елементарними одиницями біосфери слід вважати екосистеми, біогеоценози, однак біосфера не може бути простою сумою локальних екосистем. Перший крок в узагальненому розгляді структури біосфери зробив В.І. Вернадський, вважаючи, що в основу її «має бути покладена густота життя – виокремлення ділянок, ним збагачених» [4, с. 300]. Він вводить важливі для розгляду всієї структури біосфери поняття згущення життя і плівок життя.

Стає дедалі очевиднішим, що концепція згущення життя, концентрації живої речовини в тих чи інших зонах біосфери має набагато ширший характер: від біосферних плівок Вернадського (ми позначили їх як найбільші підрозділи біосфери – біосферомерони [5, 6]) до контурних екосистем моря і континентальних водойм [7] і до біоплівок мікроорганізмів [8, 9]. Усе це – біосферні прояви в різних масштабах закономірностей згущення життя на розділах різного порядку, різного масштабу, вивчення яких ще тільки починається. Хотілося б висловити надію, що в майбутньому зусиллями вчених різних спеціальностей – від фізиків до мікробіологів та екологів – буде розроблено єдину теорію згущення різних процесів, у тому числі і згущення життя на різних граничних ділянках. Біосфера є системою згущень і розріджень живого і пов’язаної з ним косної та біокосної речовини різних властивостей і масштабів. Це один із найважливіших аспектів її різноманітності. Повний текст