Біологічний контроль стану природного середовища

Уперше нашу планету як живий організм став сприймати В.І. Вернадський, який зазначав, що геологічні (геохімічні) і біологічні процеси на планеті розвиваються спільно, допомагаючи один одному. Геохімічні процеси прямо або непрямо контролюють функціонування ЖР. Його думка різко відрізнялася від уявлень Ч. Дорвімо, згідно з якими геохімічні процеси створюють середовище, в якому живі організми з'являються, пристосовуються до нього і розвиваються.

Загальновідомо, що абіотичні фактори контролюють діяльність організмів, але і самі організми в свою чергу впливають на абіотичне середовище і контролюють його розвиток, тому що між біотопом і біоценозом відбувається обмін речовинами та енергією. Організми, віддаючи до абіотичного середовища нові сполуки та енергію, постійно змінюють фізико-хімічну природу неорганічних речовин. На підтвердження цього можна навести наступні приклади:

1) склад морської води і донних відкладів значною мірою визначається активністю морських організмів (так, сульфатредукуючі бактерії перетворюють сульфати в сульфіди);

2) рослини, які ростуть на піщаній дюні, утворюють в ній Грунти, абсолютно відмінні від початкового піщаного субстрату;

3) коралові поліпи і водорості будують з простої сировини, що постачається морем, рифи і створюють умови для нормального функціонування різноманітних гідробіонтів;

4) кисень і нітрати, що містяться в морській воді, утворені внаслідок життєдіяльності організмів і значною мірою контролюються нею;

5) аміак, що виділяється ґрунтовими мікроорганізмами, підтримує в Грунтах величину рН, сприятливу для життєдіяльності різноманітних мікроорганізмів; без цього величина рН була б різко кислою [З].

Весь хід розвитку БС говорить про те, що організми, особливо мікроорганізми, разом з абіотичним середовищем створюють складну систему регулювання, підтримуючи на Землі умови, сприятливі для життя, а на певній стадії розвитку БС організми почали і продовжують контролювати склад атмосфери. Розповсюдження біологічного контролю на глобальний рівень стало основою гіпотези Геї (Гея - давньогрецька богиня Землі).

Англійський хімік-фізик Дж. Латок і американський мікробіолог Л. Маргуліс (1973-1979 рр.) висловили думку про те, що біологічна і геохімічна складові пов'язані як симбіоз в атмосферних процесах, що підтримують земний клімат у відносно стійкому стані, який сприяє постійному розквіту життя. На їх думку, склад атмосфери з її унікальне високим вмістом О₂ і низьким вмістом СО₂, а також температурні умови і середовище кислотності на земній поверхні не можна пояснити, якщо не враховувати, що основну роль відіграла буферна (пом'якшувальна) активність ранніх форм життя (3 млрд. років тому). Вона координувалася активністю рослин і мікроорганізмів, що згладжувала коливання фізико-хімічних чинників. Дж. Лавлок і Л. Маргуліс показали, що температура поверхні планети ніколи не змінюється більш ніж на декілька градусів від її середньої величини. Ця величина залишається у вузькому температурному діапазоні, хоч, як вважають астрономи, з часу зародження БС сонячна радіація зросла на 30-50%. Дж. Лавлок розглядає повітря як «...складову частину самого життя, зроблену живими істотами для підтримки життя». Згідно з гіпотезою Геї, внаслідок взаємодії між біологічними і геохімічними процесами підтримується постійна кількість О₂ (21%) в атмосфері.

Відомо, що зростання О₂ на 1% підвищує імовірність пожеж на 60%, а при збільшенні на 4% вся планета буде охоплена напалмом і знищена вся жива речовина. Потрібно зазначити, що О₂ і СО₂циклічно взаємодіють. Незважаючи на зміну сонячної активності, числа і різноманітності живих організмів, вміст О; зберігається всередині дуже вузького діапазону. По Дж. Лавлоку, це пов'язано з тим, що надлишок О₂ «гаситься» СН₄ в процесі реакції: СН₄ +20₂= СО₂ + 2Н₂О. Таким чином, протягом року 1 Мдрд. т СH₄ «гасить» 2 млрд. т О₂. При цьому необхідно зазначити, що крім природних процесів, джерелом надходження СH₄ є і антропогенні джерела.

Процеси фотосинтезу підтримують баланс між такими важливими компонентами, як 0₂ та СО₂. Тільки завдяки цим процесам у геологічному минулому (2 млрд. років тому) став можливим не лише істотно кисневий склад атмосфери Землі, але й такий важливий фактор існування біосистем, як озоносфера, що захищає від згубного впливу ультрафіолетових променів живі організми. Для порівняння можна зазначити, як різняться сучасний та добіосферний склад атмосфери Землі порівняно зі складом атмосфери Марса (табл. 4.2).

Уявлення про те, що у результаті чисто випадкової взаємодії фізичних сил на Землі виникла сприятлива для підтримки життя атмосфера, невірні. Імовірніше за все, що організми відіграли основну роль у розвитку і регуляції геохімічного середовища.

Людина намагається змінити фізичні абіотичні умови середовища задля задовільнення своїх потреб, не помічаючи того, що рубає сук, на якому вона сидить. Знищуючи біотичні компоненти, фізіологічне необхідні, щоб існувати, порушуєт глобальне рівноваге. Оскільки людина належить до гетеротрофів (фаготрофів), які перебувають на вершині складних трофічних (харчових) зв'язків, вона залежить від природного середовища, незважаючи на науково-технічні досягнення. Гіпотеза Геї вказує на важливість вивчення і збереження регулюючих механізмів, які дозволяють БС пристосуватися, щонайменше, до деякої кількості не зосереджених у одній точці забруднень, наприклад, забруднення СО, N0x, S0x, «теплом» і т.д. [З]. Знижуючи рівень забруднення, людина повинна зберігати цілісність і масштабність буферної системи життєзабезпечення, тобто підтримувати функцію біологічного контролю стану довкілля.