Под биосферой понимается то пространство Земля, где обитают живые организмы. Эта область охватывает все материки, глубины океана, а также часть атмосферы и литосферы — твердой оболочки планеты. Безусловно, человек ответствен за судьбу биосферы, за судьбу будущих поколений людей, которым предстоит пользоваться всеми благами нашей планеты.
Человечество возникло и развивается в процессе эволюции жизни, его существование зависит от состояния биосферы. Достигнув высокого уровня прогресса, люди стали активно вмешиваться в процессы внешней среды. В одних случаях это вмешательство умножает биологические ресурсы Земли. К' такой категории-деятельности человека относится, например, земледелие, лесонасаждение. Но высокие темны индустриализации, сопровождаемые строительством крупных городов и мощных производственных комплексов, приводят к загрязнению воздуха и воды, повреждению зеленых насаждений и истощению почв, ставя тем самым биосферу в тяжелое положение.
Винтовой воздушный компрессор — это разновидность ротационного компрессора. Благодаря своей надежности, длительному сроку службы и универсальности винтовые компрессоры широко используются в различных отраслях промышленности. По сравнению с поршневыми компрессорами они в целом более эффективны и универсальны.
Остановимся только на одном вопросе, который прямо или косвенно соприкасается с основной темой нашего разговора,— «а космических связях биосферы, и посмотрим, как человек вмешивается в эти связи. Связь биосферы с окружающей геофизической, а через ее посредство и с космической средой является существенным свойством биосферы, что подчеркивая создатель учения о биосфере академик В. И. Вернадский. По его словам, Солнце в корне переработало и изменило лик Земли, привязало и охватило биосферу. А все химические элементы, связанные с жизнью, являются собирателями солнечной энергии.
Главным аккумулятором солнечной энергии служат зеленые растения. Хорошо известно высказывание академика К.А. Тимирязева о том, что зерно хлорофилла является тем фокусом, в котором живая сила солнечного луча, превращаясь в химическое напряжение, слагается, накопляется для того, чтобы впоследствии исподволь освобождаться в тех разнообразных проявлениях движения, которые нам представляют организмы как растительные, так и животные. Поэтому луч Солнца — основная, может быть, единственная ценность, и каждый луч Солнца, непроизводительно отразившийся обратно в мировое пространство,— это ценность, бесповоротно, окончательно потерянная. Таким образом, с самого зарождения жизни Солнце служило основой деятельности биосферы. И не учитывать этот факт при рассмотрении вопросов охраны биосферы сегодня невозможно.
В самом деле, биосфера начала формироваться со времени появления на Земле фотосинтезирующих организмов — главным образом, разнообразных водных и наземных растений. На раннем этапе эволюции органического мира атмосфера была богата основной «пищей» растений—углекислым газом в значительно большей степени, чем сейчас, и суммарный масштаб фотосинтетической деятельности превосходил сегодняшний. По-видимому, в Природе вследствие относительно малого количества кислорода в доисторические времена совершались такие процессы, которые невозможны сейчас в силу быстрого окисления. Вероятно, в те далекие времена содержание кислорода в воздухе было намного ниже современного. Причем первостепенную роль в последующем перераспределении доли углекислого газа и кислорода в атмосфере сыграли растения, что, в свою очередь, отразилось на эволюции всех других объектов живой природы. На заре жизни образуемая растениями биомасса в значительной своей части не подвергалась окислению и минерализации, что привело к возникновению огромных запасов ископаемых остатков растений в виде каменного угля, нефти и газа. Ныне эти «замороженные» резервы углерода снова передаются атмосфере при сжигании горючих ископаемых. Ежегодно таким путем в атмосферу в составе углекислого газа направляется около 5 млрд, т углерода. Но это мало сказывается на процессах фотосинтеза, поскольку для развития растений необходимо еще достаточное количество влаги, азота, фосфора и других элементов минерального питания. Зато сжигание разных видов топлива существенно отражается на чистоте атмосферы и условиях жизни человека. Ядовитые выделения поражают и растения. Но именно только они могут компенсировать неблагоприятное действие загрязнения воздуха на человека. Поэтому на первый план выдвигается задача охраны зеленых насаждений.
Как известно, общая поверхность земного шара на 71 % занята океанами и морями. Остающиеся 29% суши составляют приблизительно 148 млн. км2. Из них только 40 млн. км2 — леса разного типа (28%). На обрабатываемые земли приходится примерно 15 млн. км2, т. е. около 10% суши. Остальную площадь занимают степи, луга, пустыни, горы, населенные пункты и т. п. Пространства, покрытые вечными снегами, также составляют значительную долю; территория Антарктиды равна около 13 млн. км2, т. е. немногим меньше, чем все обрабатываемые земли. Как видим, возможности расселения нашего зеленого друга не столь уж велики. К этому следует добавить, что растения улавливают солнечную энергию с эффективностью от 0,1% до 1%. Поэтому без принятия экстренных мер по охране природы мы можем оказаться в условиях «солнечного голодания» биосферы, истощения естественных резервов планеты, необходимых для нормальной жизни человека. Любые дополнительные «нагрузки» со стороны космического пространства, выражающиеся в изменениях солнечной активности и неблагоприятных погодных условиях развития растений (засуха и т. п.), будут со временем все более отрицательно сказываться на биосфере. Например, обеспечение земледелия водой в большой степени зависит от состояния лесов. Известно, что леса защищают поля от иссушающего действия ветра и сокращают испарение почвенной влаги летом, а зимой задерживают воду со снежных покровов.
Еще в указах Петра I под страхом казни запрещалось рубить леса по берегам рек: такая крутая мера была продиктована древним опытом, показывающим, что от состояния прибрежных лесов зависит полноводность рек. Сегодня на Земле осталось примерно только 2/3 площади, занятой лесами во времена царствования Петра I. В этом немалую роль сыграло их хищническое истребление. «Русские леса, — с возмущением говорил герой чеховской пьесы «Дядя Ваня» Астров,— «трещат под топором, гибнут миллионы деревьев, опустошаются жилища зверей и птиц, мелеют и сохнут реки, исчезают безвозвратно чудные пейзажи... Надо быть безрассудным варваром; чтобы жечь в своей печке эту красоту, разрушать то, чего мы не можем создать и творческой силою».
Такая хищническая вырубка была приостановлена с приходом Советской власти. В капиталистических странах она продолжается до сих пор. Последствия этого ярко описывает американский экономист С. Чейз: «Почва нашего континента, наш жизненный центр явно и быстро разрушается. Тело Америки обнажено. В некоторых районах Айовы урожайность ржи в течение одного поколения сократилась на половину. С полей и пастбищ Америки смывается ежегодно 3 млрд, т земли, содержащей 40 млн. т фосфора, калия и азота... Пыль душит людей и животных. Страшные пыльные бури последних лет — не случайное явление. Это завершение длительного трагического процесса. Если это опустошение будет продолжаться таким же темпом, то через 20 лет у нас образуются зловещие пустыни». Одна автомашина за 900 км пробега использует . столько же кислорода, сколько человек за год, а реактивный самолет — и того больше. Этот дефицит могут восполнить только растения. Однако гектар соснового леса восстанавливает кислород, поглощаемый при полете реактивного лайнера, только через год. Поэтому растениям трудно справиться с загрязнением атмосферы, учитывая, что за год 250 млн. автомашин всех стран (не говоря уже о самолетах), выбрасывают в атмосферу 200 млн. т окиси углерода и другие вредные примеси. Растениям мы обязаны не только как источнику кислорода и продуктов питания, но и как активному участнику формирования климата. Годовая сумма осадков в центральных районах нашей страны увеличивается в среднем на 5% на каждые 10% лесистости территории.
Другой важнейший вопрос охраны биосферы — сохранение водных ресурсов. Как известно, из огромного объема вод на нашей планете на долю пресной воды приходится ничтожная часть — всего лишь 0,3%. Недаром Сент-Экзюпери — французский писатель и пилот после катастрофы самолета в Сахаре адресовал воде настоящий гимн: «Вода! Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни! Ты — сама жизнь». Загрязнение различными отходами и ядохимикатами пресноводных бассейнов достигло таких размеров, Что приводит к падению содержания кислорода и массовой гибели рыб и других обитателей водоемов.
В нашей стране вопросы охраны окружающей человека среды находятся в центре внимания. В 1972 г. Верховный Совет СССР постановил «считать одной из важнейших государственных задач неустанную заботу об охране природы и лучшем использовании природных ресурсов, строгое соблюдение законодательства об охране Земли и ее недр, лесов и вод, животного и растительного мира, атмосферного воздуха, имея-в виду, что научно-технический прогресс должен сочетаться с бережным отношением к' природе и ее ресурсам, способствовать созданию наиболее благоприятных условий для жизни и здоровья, для работы и отдыха трудящихся». В мае 1972 г. было подписано соглашение между Советским Союзом и Соединенными Штатами Америки о сотрудничестве в деле охраны окружающей среды. Параллельно с этим предпринят ряд мер по развитию международного сотрудничества в области охраны природы и с другими странами, особенно .в рамках Совета Экономической Взаимопомощи; Нет сомнения, что разум человека приостановит про-цесс разрушения природных богатств нашей планеты, но пока с тревогой бьются, часы, биосферы. Эти часы отсчитывают время в разных измерениях. Согласно некоторым прогнозам предполагается, что с 1957 г. (года векового цикла солнечной активности) на протяжении примерно 400 лет будет наблюдаться общее потепление климата. С одной стороны, это, может быть, приведет к тому, что в Подмосковье будет возделываться виноград, а с другой стороны — засушливая эпоха скажется на продуктивности сельскохозяйственных угодий. Человек не имеет опыта столь долгосрочных прогнозов, и пока они основываются лишь на косвенных данных по истории климатических изменений в прошлом.
Есть и другие, менее крупные периоды в жизни биосферы, которые проявляются с исключительным постоянством на протяжении жизни одного поколения людей.
Взять хотя бы сезонный ритм. Он определяет многие функциональные изменения у растений, животных и в человеческом организме. По этому вопросу имеется литература, рассказывающая, что в разные сезоны физиологическая настроенность самых различных тканей и органов существенно меняет свой характер. Такая ритмика возникла и поддерживается влиянием внешней среды, изменения которой в конечном итоге вызывают космические причины, т. е. обращение нашей планеты вокруг Солнца.. По мере ее обращения меняются времена года; температура и влажность воздуха, длительность светового дня, интенсивность солнечной радиации и многие другие природные процессы, которые особенно контрастны в . умеренных широтах. Но и в тропиках сохраняются некоторые сезонные отличия годового хода атмосферных процессов, в частности, хорошо известны сезонные муссоны, приносящие с собой обильные дожди.
Таким образом, сезонный ход природных процессов представляет собой общепланетарный закон, согласно которому везде, кроме узкой экваториальной зоны, в разные-времена года полуденная высота Солнца бывает наибольшей в середине лета, уменьшается в переходные сезоны и становится .минимальной в зимнее время. В соответствии, с изменениями угла падения солнечных лучей и длительности обогревания ими суши и моря на протяжении года жаркое лето сменяется суровой зимой, что сказывается не только на физиологических реакциях. К смене времен года приспособлен ритм нашей жизни и работы.
Сезонный ритм проявляется во всей живой природе. Хорошо известны сезонные миграции животных и особенно птиц. Этому предшествуют серьезные перестройки их организма. Если домовитые сурки и суслики, отъевшись на летних, кормах, впадают в спячку, то мигрирующие птицы предпринимают в осенний период дальние путешествия. Рекордсменом сезонных . перелетов считается полярная крачка. Эти белые с черной шапочкой птицы покидают северные острова и отправляются за тысячи километров — к Антарктиде. Они поселяются на близлежащих к ней островах и на Огненной Земле, чтобы затем снова вернуться на северные птичьи базары. Разумеется, что перед, столь дальними перелетами, охватывающими расстояния до 15 тыс. км в оба конца, птицы накапливают необходимые ресурсы, у них укрепляются мышцы и отрастают после линьки новые перья.
Сезонные колебания жизненных процессов у человека, конечно, не столь ярки, как в животном мире, но все же вполне отчетливы. С сезонными ритмами тесно связана чувствительность и устойчивость организма к различным внешним воздействиям, в том числе даже к токсическим веществам, ионизирующим излучениям, кислородному голоданию и инфекциям. Известна неуравновешенность настроения и повышение функций • эндокринных желез в переходные сезоны года. Вполне возможно, что с перестройкой работы желез внутренней секреции связаны и колебания рождаемости .населения, которая в нашей стране имеет выраженный максимум в начале года.
По многочисленным наблюдениям содержание гемоглобина и количество эритроцитов, а также показатели кровяного давления меняются по сезонам года на 15— 20%. Эти факты трудно объяснить одними только сезонными вариациями метеорологических условий.
По свидетельству профессора Ю. Е. Данилова, наиболее чувствительным индикатором предстоящего изменения погоды, на который четко реагирует организм человека, является атмосферное электричество. Его основные параметры начинают меняться еще за двое суток до предстоящего изменения погоды. Не исключено, что это в какой-то степени связано с изменением магнитного поля Земли. Известно, что весной и осенью увеличивается число магнитных бурь, и проекция Земли на Солнце совпадает с наиболее активными его областями, т. е. в эти периоды усиливается геоэффект деятельности Солнца, получивший наименование Корти-эффекта (по имени автора), Плотность и температура атмосферы на высотах более 200 км также обнаруживает четкую полугодовую вариацию с максимумами в марте — апреле и сентябре —октябре.
Согласно так называемой «равноденственной» гипотезе, корпускулярный поток тормозится геомагнитным полем и его частицы инжектируются в ионосферу вдоль силовых линий диполя. Геомагнитная широта Солнца меняется с мировым временем суток и сезонами года: 21 марта и 21 сентября зоны вторжения имеют наибольшие размеры и каждая широта Земли становится «разрешенной» для наиболее мягкой части спектра корпускулярной радиации. 21 июня и 22 декабря геомагнитная широта максимальна. Так как активные области Солнца расположены в среднем за цикл на широтах 12,5°. корпускулярные потоки направлены радиально, вероятность их встречи с Землей возрастает или убывает с изменениями пространственных отношений нашей планеты с Солнцем в разные сезоны.
К этому следует добавить, что, по заключению итальянского химика Д. Пиккарди, течение реакций в коллоидных системах, близких к системам живых организммов, также имеет сезонный характер, что объясняется разной скоростью движения Земли в Космосе. В марте она максимальна, а в сентябре минимальна и происходит в перпендикулярном прежнему направлении.
Это интересно сопоставить с наблюдения советского ученого И. И. Чоговадзе, который провел массовое обследование на эритемную чувствительность здоровых людей. Он показал, что реактивность организма меняется как весной, так и осенью, когда солнечная радиация, вызывающая эритему кожи, спадает. По его данным, чувствительность кожи к солнечным лучам и частота нервно-аллергических заболеваний возрастает в марте— мае и октябре — ноябре. Иначе говоря, продолжительность и интенсивность прямой солнечной радиации не совпадает с функциональными изменениями организма.
Сезонный ритм жизнедеятельности проявляется на всех ступенях организации живой природы и, безусловно, связан с космическими причинами, изменения которых вызвали в процессе эволюции должную адаптацию живых систем. Но биологические ритмы могут иметь и эндогенное происхождение, т. е. вызываться внутренними причинами. К таким ритмам относятся, например, ритмы дыхания и частоты сердечных сокращений. Как правило, они не превышают периода суток, ограничиваясь секундами или минутами. Ритмика с периодом около суток (циркадные ритмы) и более имеет в своей основе эволюционно закрепленную связь с изменениями внешней среды, однако разграничение эндогенной и экзогенной природы таких ритмов крайне затруднительно.
Подробно о ритмах биосферы можно прочитать, например, в увлекательных книгах Н. А. Агаджаняна «Биологические ритмы» и Р. Уорда «Живые часы».
