Біосфера як умова формування ноосферної реальності

Не зважаючи на гігантські розміри Метагалактики й величезну різноманітність космічних об'єктів, феномен життя (як стійке розмноження та масштабна еволюція білкових тіл) до сих пір достовірно відомий тільки в межах Землі й у навколоземному просторі. Гіпотетично, в межах космологічного горизонту, і за ним, життя й розумна діяльність можуть існувати. Можливо життя знайдеться коли-небудь у Всесвіті в далекому майбутньому. А може бути життя (тим більше розумне життя) – це унікальна якість, що має місце тільки в Сонячній системі на планеті Земля. Проблема позаземного життя хвилює і вчених і обивателів, програми пошуку позаземних цивілізацій забезпечені теоретично й технологічно. Вже з початку 60-х років минулого століття космічний простір «сканується» і «прослуховується» за допомогою радіохвиль. Проте, ніякого зворотного зв'язку з «братами по розуму» немає. До того ж люди шукають подібну нашій людську цивілізацію на тому ж еволюційному й технологічному рівні. Зустріч з цивілізацією ідентичною нашій украй малоймовірна. Хоч теоретично й можлива. Концептуально й технологічно людство вдосконалюється, тому пошукові стратегії стають усе більш потужними й це збільшує шанси на позитивні результати.

У зв'язку з проблемою існування позаземного життя в Метагалактиці, виникає питання про те, які ж умови виникнення життя на Землі? Найбільш ранньою й широко поширеною сьогодні є креаціоністська теорія життя. Тут не будемо оспорювати її, лише зазначимо, що доказова база креаціоністів заснована передусім на біблійних релігійних текстах, в основному, перших розділах книги «Буття». Відзначимо, що порядок походження космологічних і біологічних подій загалом відповідає сучасним науковим секулярним уявленням про походження світу. Проте деталі, детермінація подій і механізми трансформацій фізичної і біологічної природи в креаціоністські інтерпретації космогенезу, походження життя й розуму суперечать природознавству. Оскільки ми вивчаємо феномен ноосфери в матеріалістичній інтерпретації В.І. Вернадського, то наш підхід базується на класичних традиціях науки Нового часу, об'єктивності, емпіричної верифікації й логічної несуперечності тверджень.

Перш ніж вивчати позаземні розумні цивілізації необхідно дослідити походження земних умов, що сприяли появі життя, а після того й розумної діяльності на нашій планеті. Хоч існує теоретична ймовірність того, що біосфера може бути наявною також і на інших планетах Сонячної системи лише фрагментарно, у деяких частинах літосфери, масивах космічного криги на Місяці або в океанічних глибинах Європи, супутника Юпітера.

Тому потрібно розглянути біосферні трансформації, без яких існування білкових тіл та їхнє постійне відтворення було б неможливе. Як згадувалося вище, нижні шари атмосфери, гідросфера та верхній шар літосфери населяють численні живі організми – віруси, бактерії, багатоклітинні, вищі тварини, зокрема людину. Сукупність усіх живих форм і називається біосферою. Цей термін з'явився в науковому лексиконі на початку ХІХ століття.

Поняття біосфера походить від грецьких слів βιος, що означає життя і σφαῖρα, тобто куля, сфера, кулясте тіло. Під біосферою розуміють «оболонку» Землі, нерівномірно населену численними формами життя. У біосфері відбувається безперервна діяльність цих форм (живих організмів), а також накопичуються продукти їхньої життєдіяльності. Поняття «біосфера» було створене Ж.-Б. Ламарком для застосування в галузі біології, а пізніше австрійський геолог Е. Зюсс використовував його в геології в 1875 році. Проте загальнонауковий статус поняття отримало вже після публікації робіт В.І. Вернадського, присвячених різним аспектам розвитку біосфери. Особливе значення великий учений надавав генезису біосферних процесів у далекому минулому й перспективам трансформації біосфери в майбутньому, пов'язаних із зростанням планетарної розумної діяльності людства. І нині проходять широкі дискусії про характеристики та межі біосфери. Вперше проблема конфігурації біосфери В.І. Вернадським була обґрунтована в 1926 році, пізніше в 1937 році виходить його стаття «Про межі біосфери». До сих пір питання про межі й динаміку біосферних процесів не має консенсусу серед учених. Проте, визначені базисні фізичні й хімічні умови для існування живих організмів: певна кількість вуглекислого газу й кисню; наявність води в рідкому стані; температура не має бути дуже високою (щоб не викликати згортання білків, основи життя) або дуже низькою (затрудняючи роботу ферментів); мінімальний набір мінеральних речовин для живлення клітин.

Верхня атмосферна межа біосфери розташована приблизно на висоті 20 кілометрів. Нижня літосферна межа біосфери опускається до 7 кілометрів, залежно від граничної температури, при якій можуть існувати білки. Нижня гідросферна межа біосфери приблизно 10 кілометрів. Завдяки новим знахідкам учених і підвищенню якості вимірювальної техніки межі біосфери постійно уточнюються.

Згідно з В.І. Вернадським можна вирізнити декілька базисних видів речовини в біосфері. Жива речовина – це вся безліч живих форм, що живуть на нашій планеті. Якщо всі живі організми гіпотетично поєднати разом, то ця вага складе тільки 10-6 маси інших оболонок планети. Але якість цієї багато в чому енцефалізованої маси дозволяє їй стати значущим геологічним чинником і цілеспрямовано змінювати саму біосферу. Біогенна речовина – це продукти життєдіяльності організмів та їхні залишки (викопні вуглеводи, наприклад, нафта й газ). Неорганічна речовина – це все те, що утворюється без участі життєдіяльності організмів. Біокосна речовина формується й живими формами й косними процесами, складаючи в результаті дещо подібне динамічним рівноважним системам (ґрунти, мулисті відкладення та ін.).

Поступово біосфера (через свою внутрішню динаміку, навіть сама по собі) стає все менш стійкою системою. Тим більша відповідальність лежить на людстві, оскільки антропогенна й техногенна діяльність у планетарних масштабах неминучо прискорює природну тенденцію до деградації екосистем і біосферного дисбалансу. На нашій планеті, особливо в епоху глобалізації збільшується техногенне навантаження на природу. Швидко з'являються трансконтинентальні транспортні магістралі (дороги, нафтопроводи й газопроводи), інфраструктура, міста. У середньому, протягом одного тижня у всьому світі бетонується й асфальтується земна поверхня, що охоплює близько 120 кв. км. Для порівняння, площа м. Сімферополя складає 107 кв. км. Прогнозується, що такі темпи асфальтування (і бетонування) шляхів, паркувань, тротуарів до 2030 року призведуть до того, що загорнута в асфальт і бетон земна поверхня збільшиться ще на 1 мільйон квадратних кілометрів. Це більше, ніж уся територія Афганістану.

Важливого значення збереженню біосфери надавав В.І. Вернадський, доводячи, що саме в біосфері виникає розумна діяльність людини. Саме вона стає новим геологічним чинником, що все більше посилюється, впливає не тільки на літосферу, але й на формування самої біосфери. Ризики пов'язані з природною біосферною катастрофою і/або техногенною катастрофою змусили вчених розробляти сценарії можливого біосферного майбутнього. Одним з найбільш відомих і повчальних прикладів створення штучного природного середовища є американський багаторічний експеримент під назвою «Біосфера-2».

Недивно, що відповідальність за біосферне майбутнє нашої планети вже сьогодні відчувають громадяни в різних країнах. Американський мільярдер Е. Басс спільно з фірмою «Space Biosphere Ventures» запровадив амбіційний екологічний проект «Біосфера-2». Засновники цього екологічного мегапроекту мали на увазі, що «Біосфера-1» це природна біосфера Землі, а «Біосфера-2» – це її рукотворна копія (модель). У пустелі Арізона на площі 1,5 га була побудована екологічна автономна система по типу модульної замкнутої споруди. Основна мета проекту полягала в тому, щоб з'ясувати чи зможуть люди вижити та продуктивно працювати в штучно створеному захищеному від зовнішніх несприятливих умов середовищі.

Спочатку «Біосфера-2» була технологічно забезпеченою екосистемою, сконструйованою як мережа герметичних будівель. Ззовні вона виглядала як велика скляна оранжерея. Починаючи з 1991 року там проводилася серія експериментів за участю 8 осіб (4 жінок і 4 чоловіків). Учені планували на цьому проекті відпрацювати методи побудови марсіанських колоній. Проте в ході експерименту окрім проблеми психологічної несумісності учасників, виникли технічні (біосферні) труднощі. Експериментатори почали втрачати вагу через недостатнього харчування, рівень умісту кисню в штучній біосфері різко знизився до «високогірного» рівня (15% замість 21%), катастрофічно швидко розмножувалися бактерії й комахи, які поїдали посіви й саме вони споживали дуже багато кисню.

Проект після декількох невдалих спроб було згорнуто. Проте, учені різних спеціальностей продовжують проектувати автономні квазібіосферні комплекси для колонізації планет Сонячної системи. Сьогодні велика увага приділяється таким глобальним технологіям як геоінжиніринг і тераформінг, які є теоретично обґрунтованими й технологічно підкріпленими способами радикальної зміни навколишнього середовища на Землі (геоінжиніринг) і створення штучної біосфери на інших планетах (тераформінг).