УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ В.И. ВЕРНАДСКОГО
стений зависимости от времени года
составляет уже от 0,86 до 4,2% площади поверхности Солнца . Разница
колоссальная . Этот зеленый энергетический потенциал и лежит в основе
сохранения и поддержания всего живого на нашей планете .
В.И. Вернадский так же, как и Ламарк 140 лет назад попытался дать
главные исчерпывающие признаки каждого царства живого. И чем больше он
вникал в проблему, тем более ясно становилось , что вырисовывается новый
разрез мира . В.И. Вернадский составил таблицу из 16-ти пунктов , где
рассмотрел несходство живого и неживого в физическом , химическом и
термодинамическом смысле .
Анализ таблицы показывал, что в природе нет никаких переходов от
неживого к живому : они настолько противоречивы , что живое ни при каких
условиях не может происходить от живого . Организм и косную материю
разделяет непроходимая стена . Принцип итальянского естествоиспытателя и
врача Франческо Реди , гласящий , что живое происходит только от живого ,
между живым и неживым веществом проходит резкая граница , хотя и имеется
постоянное взаимодействие , - получил свое подтверждение . (13)
СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БИОСФЕРЫ
АТМОСФЕРА. Это воздушная оболочка, состоящая в основном из азота и
кислорода; достигает мощности до 20 тыс. км. В меньших концентрациях она
содержит углекислый газ и озон. Состояние атмосферы оказывает большое
влияние на физические, химические и особенно биологические процессы на
земной поверхности и в водной среде. Наибольшее значение для биологических
процессов имеют кислород атмосферы, используемый для дыхания организмов и
минерализации омертвевшего органического вещества, углекислый газ,
расходуемый при фотосинтезе, а также озон, экранирующий земную поверхность
от жесткого ультрафиолетового излучения. Вне атмосферы существование живых
организмов невозможно. Это видно на примере лишенной жизни Луны, у которой
нет атмосферы. Исторически развитие атмосферы связано с геохимическими
процессами, а также жизнедеятельностью организмов. Так, азот, углекислый
газ, пары воды образовались в процессе эволюции планеты благодаря (в
значительной мере) вулканической активности, а кислород – в результате
фотосинтеза.
ГИДРОСФЕРА. Вода является важной составной частью всех компонентов
биосферы и одним из необходимых факторов существования живых организмов.
Основная ее часть (95%) заключена в Мировом океане, который занимает
примерно 70% поверхности Земного шара. Общая масса океанических вод
составляет свыше 1300 млн. км 3. Около 24 млн. км 3 воды содержится в
ледниках, причем 90% этого объема приходится на ледяной покров Антарктиды.
Столько же воды содержится под землей. Поверхностные воды озер составляют
приблизительно 0,18 млн. км 3 (из них половина соленые), а рек – 0,002 млн.
км 3.
Количество воды в телах живых организмов составляет примерно 0,001
млн. км 3. Из газов, растворенных в воде, наибольшее значение имеют
кислород и углекислый газ. Количество кислорода в океанических водах
изменяется в широких пределах в зависимости от температуры и присутствия
живых организмов. Концентрация углекислого газа также варьирует. А общее
количество его в океане в 60 раз превышает его содержание в атмосфере.
ЛИТОСФЕРА. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы,
сосредоточена в почвенном слое, глубина которого обычно не превышает
нескольких метров. Почвы представлены минеральными веществами,
образующимися при разрушении горных пород, и органическими веществами –
продуктами жизнедеятельности организмов.
БИОТИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ. Главная функция биосферы заключается в
обеспечении круговоротов химических элементов. Глобальный биотический
круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов.
Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и
живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное
существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических
элементов. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет
энергии Солнца создают органическое вещество, которое другими живыми
существами – гетеротрофами – разрушается, с тем, чтобы продукты этого
разрушения могли быть использованы растениями для новых органических
синтезов.
Важная роль в глобальном круговороте веществ принадлежит циркуляции
воды между океаном, атмосферой и верхними слоями литосферы. Вода испаряется
и воздушными течениями переносится на многие километры. Выпадая на
поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород,
делая их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний
почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими
соединениями и взвешенными органическими частицами в океаны и моря.
Подсчитано, что с поверхности Земли за 1 мин испаряется около 1 млрд. т
воды. Энергия, затрачиваемая на испарение воды, возвращается в атмосферу.
Циркуляция воды между Мировым океаном и сушей представляет собой важнейшее
звено в поддержании жизни на Земле и основное условие взаимодействия
растений и животных с неживой природой.
В качестве примеров биотического круговорота рассмотрим круговороты
углерода и азота в биосфере. Круговорот углерода начинается с фиксации
атмосферного диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Часть образовавшихся
при фотосинтезе углеводов используют сами растения для получения энергии,
часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания
растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод их
тканей окисляется и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс
происходит и в океане.
Круговорот азота также охватывает все области биосферы. Хотя его
запасы в атмосфере практически неисчерпаемы, высшие растения могут
использовать азот только после соединения его с водородом или кислородом.
Исключительно важную роль в этом процессе играют азотфиксирующие бактерии.
При распаде белков этих микроорганизмов азот снова возвращается в
атмосферу.
Показателем масштаба биотического круговорота служат темпы оборота
углекислого газа, кислорода и воды. Весь кислород атмосферы проходит через
организмы примерно за 2 тыс. лет, углекислый газ – за 300 лет, а вода
полностью разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за 2
млн. лет. (9, 2)
ГРАНИЦЫ БИОСФЕРЫ
Горизонтальных границ у биосферы нет и речь следует вести только о ее
вертикальной размерности.
Верхняя граница распространения жизни в атмосфере определяется, по
всей видимости, не столько низкими температурами, сколько губительным
действием солнечной радиации. Так, пыльца цветковых и голосеменных
растений, споры грибов, мхов, папоротников и лишайников, бактерии и
простейшие животные организмы постоянно или с сезонной ритмикой
присутствуют в воздухе. Над сушей и акваторией в дожде, снеге, в облаках и
туманах кроме пыльцы и спор обнаружены микроорганизмы. Вся воздушная среда
представляет собой суспензию жизнеспособных пыльцы, спор и микроорганизмов,
содержание которых уменьшается с высотой. Интенсивность радиации,
создаваемой космическими лучами, на высоте 9 км в десятки раз больше, чем
на уровне моря, а на высотах 15-18 км возрастает уже в сотни раз. Высотное
распространение микроорганизмов ограничивается в основном потоком жесткой
ультрафиолетовой радиации Солнца, убивающей все живое.
Можно утверждать, что вся тропосфера, высота которой 8-10 км в
полярных широтах и 16-18 км у экватора, в большей или меньшей степени
заселена живыми организмами, которые находятся в ней либо временно, либо
постоянно. Уже в тропопаузе резко изменяются физические и температурные
характеристики биосферы, в частности прекращается интенсивное турбулентное
перемешивание воздушных масс. Стратосфера, находящаяся выше тропопаузы,
вряд ли пригодна для существования микроорганизмов. Верхний предел
биосферы, или поля существования жизни, довольно ясно просматривается в
тропопаузе. Однако верхний предел занесения спор и микроорганизмов,
определяющий “поле устойчивости жизни” (живые организмы существуют, но не
размножаются), возможен до верхней границы стратосферы.
Таким образом, область распространения живых организмов ограничена
в основном тропосферой. Например, верхняя граница полета орлов находится на
высоте 7 км; растения в горных системах и насекомые в воздушной среде не
распространены выше 6 км; верхняя граница постоянного обитания человека – 5
км, обрабатываемых земель – 4,5 км, леса в горных системах тропиков не
растут выше 4 км. (9)
Тропосфера представляет собой воздушную среду, в которой
осуществляется только передвижение организмов, нередко при помощи
своеобразно приспособленных для этого органов. Настоящего аэропланктона,
постоянно обитающего и размножающего в воздушной среде, видимо, нет. В
противном случае тропосфера представляла бы собой “кисель”, максимально
насыщенный микроорганизмами. Весь цикл своего развития, включая
размножение, организмы осуществляют только в литосфере и гидросфере, а
также на границе воздушной среды с этими оболочками.
Верхние слои тропосферы и стратосферы, в которые возможно занесение
микроорганизмов, а также наиболее холодные и
| |  скачать работу |
УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ В.И. ВЕРНАДСКОГО |
