|
|
Структура, компоненты и состав биосферыБиосфера – сложная по составу, строению и организованности оболочка. В.И. Вернадский выделил следующие компоненты биосферы: - живые организмы (живое вещество); - биогенные компоненты (геологические породы, созданные деятельностью живого вещества: уголь, нефть, известняки и др.); - костное вещество (в его образовании живое не учавствует: геологические породы вулканического и сейсмического происхождения); - биокостное вещество (создаётся с помощью живых организмов: океанические воды, почва) вещества; - вещества космического происхождения (метеоритное вещество). Вернадский считал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер, которые существовали столько же, сколько существует Земля. Фундаментальным отличием живого вещества от косного является эволюционный процесс, непрерывно создающий новые формы живых существ. Многообразие форм жизни и их многофункциональность создают основу устойчивого круговорота веществ и энергии. В этом специфика и залог устойчивости биосферы как уникальной оболочки земного шара. Таким образом, биосфера, по В.И.Вернадскому, - это одна из геологических оболочек земного шара, глобальная экосистема Земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов - живого вещества. Биосфера включает в себя все живые организмы, находящиеся во взаимодействии с физической средой Земли и обитающие в гидросфере (на глубине до 8-10 км), атмосфере (на высоте до 85 км, наибольшее скопление – до 10-15 км), и литосфере (от десятков метров до глубины, где температура не превышает 100 0С – в молодых складчатых областях – 1,5-2 км, на кристаллических щитах – до 7-8 км, в среднем – до 3–3,5 км). Распределение организмов в биосфере приведено на рис. 3.1. Верхняя граница биосферы, по Вернадскому, является лучистой (лимитируется прямым ультрафиолетовым излучением), а нижняя – термическая (лимитируется температурой). Таким образом, общая толщина оболочки биосферы составляет несколько десятков километров. Структура биосферы и её окружения приведена на рис. 3.2. Приблизительная масса биосферы составляет 3*1024 г, а объём – 10*1024 см3, в том числе литосферы – 0,6*1024 см3, гидросферы – 1,4*1024 см3 и тропосферы – 8*1024 см3 (приблизительная масса тропосферы – 0,004*1024 г, гидросферы – 1,4*1024 г, а литосферы толщиной 3 км на суше и под дном океана 0,5 км – масса 1,6*1024 г). Приблизительная масса биосферы составляет 0,05% массы Земли, объём – 0,4 % объёма Земли. Масса живого вещества едва достигает (3…5)*10-8 % массы Земли и близко (0,7-1,0)*10-8 % массы биосферы. Живое вещество, в том числе и человечество, изменяет историю всех химических элементов, выступает как глубокий и мощный геологический процесс. В течение сравнительно незначительного в историческом отношении времени через живые организмы может пройти всё вещество биосферы. Так весь кислород планеты – продукт фотосинтеза, обновляется каждые 2000 лет, а все молекулы углекислоты – через каждые 300-600 лет. В.И. Вернадский выделил 5 функций живого вещества: газовая (порождение газов), концентрационная (накопление химических элементов в своих телах), окислительно-восстановительная (регулирование кислотного режима), биохимическая (размножение и перемещение в пространстве); биогеохимическая деятельность человечества (использование человеком химических элементов для своих нужд).
1 – озоновый слой; 2 – граница снегов; 3 – почва; 4 – животные, обитающие в пещерах; 5 – бактерии Рисунок 3.1 – Распределение организмов в биосфере (слева шкала – в метрах)
Рисунок 3.2 – Структура биосферы
Возникновение биосферы Крупномасштабные изменения, представленные вековыми сериями сменяющих друг друга на протяжении столетий экосистем, вследствие изменений климата, рельефа местности и других характеристик поверхности Земли охватывали целые геологические периоды. 3,5млрд. лет назад в первоначальном океане Земли под влиянием ультрафиолетового и проникающего излучений, а также электрических газовых разрядов началось образование первых органических соединений – "органического бульона" (по акад. А. И. Опарину). С возрастанием концентрации этого раствора некоторые органические молекулы, объединяясь, стали образовывать коацерватные капли (органические сгустки), изолированные от окружающего их среды и которые использовали вещества, которые входили в её состав, для увеличения своего размера. Так возникли молекулы, способные само воссоздаваться, что означало рождение Жизни. Следует отметить, что представления В.И. Вернадского о зарождении жизни на Земле (они будут изложены позже, при рассмотрении учения В.И. Вернадского о биосфере) отличаются от представлений А.И. Опарина. Первые организмы питались окружающим их органическим раствором, однако настало время, когда его запасы начали исчерпываться, а свободного кислорода – наилучшего окислителя, – практически не было, и первые организмы вынуждены были получать энергию благодаря процессу брожения. Однако этот процесс малоэффективный и требовал большого количества пищи. Поэтому жизни была обречена на голодную смерть. Единственная возможность преобразования конечного вещества в бесконечное – включение его в круговорот. Поэтому вследствие естественного отбора образовались фотосинтезирующие организмы, которые не питались готовым органическим веществом, а создавали его сами, используя солнечный свет для преобразования углекислого газа, минеральных солей и воды. Отходом этого способа питания стал кислород, который, во-первых, сделал возможным появление многоклеточных представителей животного царства, которые потребляют энергию из готовых органических веществ путем их окисления, и, во-вторых, создал защиту от губительного для белковых соединений влияния ультрафиолетового излучения, поскольку некоторая часть свободного кислорода превратилась в озон, который является мощным его поглотителем. Таким образом живые существа получили возможность выйти из воды (которая защищала их от влияния излучения) на сушу и постепенно распространились на всей планете. Так образовался замкнутый круг взаимозависимых и взаимно приспособленных организмов и процессов, среди которых нет ни одного лишнего, поскольку каждый выполняет свою функцию. Животные не могли бы питаться и дышать без помощи растений. Однако и растения без животных очень быстро погибли бы, поскольку некому было бы перерабатывать и разлагать образованную органику на воду, углекислый газ и минеральные соли, предотвращая засорение планеты отмершими остатками и воссоздавая запасы питательных веществ для новых поколений растений. Живые организмы берут также участие в общем круговороте веществ в природе и формировании планеты. Итак, животные и растительные организмы своей деятельностью в продолжение жизни и биомассой после смерти миллиарды лет создавали и совершенствовали условия, благоприятные для жизни, то есть биосферу, прежде чем появился человек, который в течение нескольких сотен тысяч лет постоянно разрушал её своей неразумной деятельностью.
  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
