— Прямая дорожка от биогеоценологии к «экономии природы»… Значит, наш путь закончен? Ведь любая наука чувствует удовлетворение, найдя возможность практического приложения своих теоретических изысканий.
— Мы поднялись лишь на третий этаж здания современной экологической науки. Остается четвертый, завершающий: учение о биосфере.
Если искать аналогии — а они, как известно, всегда приблизительны, — то биогеоценозы можно сравнить с большими домами. В них множество «квартир» — экологических ниш, занятых различными организмами. Входы в одни «квартиры» ведут прямо «с улицы», другие сгруппированы в секции, и попасть в них можно только через отдельные подъезды; здесь собраны группы видов со сходными требованиями к условиям жизни, хозяева с сожителями и т. д. Унылых типовых проектов нег, но все разнообразие вполне укладывается в какие-то отведенные природой рамки, поддается систематизации и классификации.
А почему бы не сравнить биогеоценозы с отдельными поселками и городами? У них своя длительная история, развитые в пространстве коммуникации, сложная внутренняя планировка, многоступенчатые связи. Это сравнение точнее еще и потому, что позволяет довести его до логического конца, более или менее соответствующего иерархии экологических систем. Как населенные пункты входят в состав государства (оставим в стороне областное территориальное деление, ссылка на него сделала бы аналогию слишком громоздкой), так и биогеоценозы объединяет «государство» — биосфера. Единственное на всей планете — государство Солнца…
Академик А. Ферсман так писал о своем учителе В. Вернадском: «Еще стоит передо мной его прекрасный образ, простой, спокойный, крупного мыслителя; прекрасные, то веселые, то задумчивые, но всегда лучистые его глаза; несколько быстрая нервная походка, красивая седая голова, облик человека редкой внутренней чистоты и красоты, которые скользили в каждом его слове, в каждом его движении, поступке». Это уже стало традицией. Ни одна научная работа в биосфере и природопользовании не обходится без упоминания имени академика В. Вернадского. Впрочем, почему «традиция»? В. Вернадскому воздают должное. Мы имеем здесь дело с не столь уж частым в науке случаем, когда почти сразу же после рождения учения оно неразрывно сливается с именем его творца.
Не Э. Геккель впервые использовал термин «экология», но именно он считается общепризнанным родоначальником экологической науки. Термин «биосфера» был предложен не В. Вернадским. В 1875 году его впервые употребил австрийский геолог Э. Зюсс. Формирование же зачатков учения о биосфере сам В. Вернадский приписывал французскому натуралисту Ж. Ламарку. Тем не менее драгоценный камешек помещен в диадему советского ученого.
Э. Зюсс предложил считать биосферой поверхность литосферы — геологической оболочки планеты, которая населена живыми организмами. По В. Вернадскому же биосфера — та оболочка Земли, в формировании которой играли и играют основную роль живые организмы. Не только «живая пленка» планеты, состоящая из сообществ бактерий, грибов, растений, животных. Но и почвы, биогенные осадочные породы, атмосфера. Различие действительно огромное и принципиальное.
Идут годы, рождаются и отмирают новые научные гипотезы; очень немногие из них выдерживают требовательный экзамен, который им устраивает время. А учение о биосфере академика В. Вернадского остается незыблемым. Над его творческим развитием работают тысячи ученых во всем мире.
При характеристике биосферы невозможно обойтись без цифр. Прежде всего, чем определяются ее пределы? Нижнюю границу биосферы на материках условно проводят по изотерме 100 градусов. При более высокой температуре большинство бактерий существовать не может.
На европейской территории страны эта изотерма находится на глубине 10–15 километров, в молодых альпийских прогибах она поднимается до полутора-двух километров. Обычно все же признаки жизни обнаруживаются выше. В нефтяных водах живых бактерий, сохранивших способность к размножению, находят на глубине до 1700 метров.
Глубина Мирового океана, как известно, достигает 11 километров. Длительное время ученые спорили о том, До какого предела простирается жизнь в океанических йодах. В 1841 году английский натуралист Э. Форбс категорически заявил, что ниже 540 метров она невозможна. Свою уверенность он обосновывал результатами наблюдений в Средиземном море. Однако менее чем через 20 лет в этом же море кабель, поднятый с глубины 2160 метров, оказался усеянным кораллами, устрицами, двустворчатыми и брюхоногими моллюсками, яйцами кальмаров.
А 23 января 1960 года Жак Пикар и Дон Уолш, опускавшиеся в батискафе в Марианскую впадину Тихого океана, заметили рыбу и креветку на глубине 10 525 метров. Это сообщение вызвало разногласия. Биологи заявили, что Ж. Пикар и его спутник наблюдали не рыбу, а какое-то беспозвоночное животное. Тем не менее факт остается фактом: океан обитаем и в самых глубоких местах. Во впадинах встречаются не только микроорганизмы, но и довольно высоко организованные животные. Правда, следует помнить, что пять шестых обитателей океана находятся в его верхних, освещаемых солнцем слоях. Чем ниже, тем число видов меньше.
…Даже не поднимаясь в горы, из долины можно простым глазом увидеть свойственные горным местностям «ступени жизни». У подножия — смешанный лес с тысячами видов микроорганизмов, растений, животных; слышны голоса многочисленных птиц под лесным пологом — тропы и тропинки, проложенные различными млекопитающими.
Выше пояс хвойного леса. Он еще богат различными проявлениями жизни, но уже чувствуются здесь суровость, угрюмость, предшествующие обычно возникновению трудных условий среды. Правда, альпийские луга, раскинувшиеся над лесной зоной, в начале лета яркие и веселые, освобождают от этого впечатления. Но взгляните вверх: вот они, кажется, совсем рядом труднопроходимые гольцы, острые скалы, покрытые вечными снегами вершины. С каждой сотней метров вверх все беднее и проще становятся сообщества растений и животных. Остались далеко позади высшие растения, на камнях и скалах — только мхи и лишайники. Уже не видно следов горных козлов и баранов, приходивших на снежники. Где-то внизу парит чуть заметный отсюда огромный орел беркут.
На высоте семи-восьми километров над уровнем моря низкие атмосферное давление и температура сильно ограничивают возможности существования большинства животных и растений. Пробы воздуха, взятые специальными приборами с высот до девяти километров, приносят с собой лишь некоторых животных, в частности — пауков. Они поедают ногохвосток и клещей, а те, в свою очередь, питаются зернами пыльцы, заносимой сюда ветром. И трофическая цепочка, и экологическая пирамида, но какие слабые, «хилые». Воистину предел жизни. Тут, кстати, и проходит верхний «официальный» предел биосферы. Выше проникают лишь отдельные микроорганизмы — споры, бактерии и мицелии грибов. Но если при установлении верхних границ биосферы ориентироваться на них, то придется прихватить и кусочек космоса.
Некоторые ученые считают своеобразной крышей биосферы озоновый экран. Он находится на высоте 20–25 километров и защищает все живое от жесткого ультрафиолетового излучения.
В биосферных делах экологическая бухгалтерия, услугами которой мы пользовались при подсчетах численности животных в отдельных популяциях, чувствует себя менее уверенно. Нет у нее ни достаточно надежных методов, чтобы подсчитать все организмы биосферы, ни подходящих весов для определения их веса. Но все же некоторые цифры имеются.
Живое вещество биосферы представлено примерно полутора миллионами видов различных организмов. Особое положение, естественно, занимают производители органического вещества — зеленые растения. Их около 300 тысяч видов. Общий вес сухого вещества фитомассы оценивается в 2,42·1012 тонн. Это составляет 99 процентов всего живого вещества на Земле. Оставшийся процент приходится на гетеротрофные организмы.
Вторая составная часть биосферы — биогенное вещество, обязанное своим происхождением живым организмам. Это каменный уголь, битумы, горючие газы, торф, озерный ил сапропель, лесная подстилка и почвенный гумус. Некоторые ученые относят к этим веществам и нефть. Удивительно, но до сих пор не разгадана до конца тайна ее рождения. В пользу биогенного происхождения столько же убедительных доводов, сколько и против.
И, наконец, третий компонент биосферы — «биокосное» вещество. В его создании участвовали и организмы, и неживая природа. Это вода, приземная часть атмосферы, осадочные породы, глинистые минералы.
Мы назвали основные компоненты биосферы. Конечно же, разделение их носит в значительной мере условный характер, все они так или иначе связаны один с другим. Но для биосферы как особой оболочки земного шара характерны еще три особенности. Во-первых, в ней много воды в жидком состоянии. Затем на нее все время падает мощный поток солнечной энергии. Плюс к этому в биосфере между жидкими, твердыми и газообразными веществами имеются поверхности раздела. Все эти особенности жизненно важны для нормального функционирования «живой оболочки» Земли.