Понятие и строение биосферы

Вернадский объясняет парадокс: почему, несмотря на то, что общая масса живого вещества – пленка жизни, покрывающая Землю, – ничтожно мала, результаты жизнедеятельности организмов сказываются на составе и литосферы, и гидросферы, и атмосферы? Если живое вещество распределить на поверхности Земли ровным слоем, его толщина составит всего 2 см. При такой незначительной массе организмы осуществляют свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, т. е. весьма энергичного кругово­рота веществ, связанного с этим размножением.

Масса живого вещества, соответствующая данному моменту времени, с трудом сопоставляется с тем грандиозным ее количеством, которое произ­водило свою работу в течение сотен миллионов лет существования организ­мов. Если рассчитать всю массу живого вещества, воспроизведенного за это время биосферой, она окажется равной 2,4×1020 т. Это в 12 раз превышает массу земной коры.

На земной поверхности нет химической силы, более постоянно дейст­вующей, а потому и более могущественной по своим конечным последст­виям, чем живые организмы, взятые в целом. Глины, известняки, доломиты, бурые железняки, бокситы – это все породы органогенного происхождения. Наконец, свойства природных вод, соленость Мирового океана и газовый со­став атмосферы определяются жизнедеятельностью населяющих планету существ.

Рассмотрим влияние средообразующей функции организмов на со­держание кислорода и углекислого газа в атмосфере. Напомним, что повы­шение концентрации СО2 в атмосфере вызывает «парниковый эффект» и способствует потеплению климата. Свободный кислород выделяется при фо­тосинтезе. Впервые на Земле массовое развитие фотосинтезирующих орга­низмов – сине-зеленых водорослей – имело место 2,5 млрд лет назад. Благо­даря этому в атмосфере появился кислород, что дало импульс быстрому раз­витию животных. Однако интенсивный фотосинтез сопровождался усилен­ным потреблением СО2 и уменьшением его содержания в атмосфере. Это привело к ослаблению «парникового эффекта», резкому похолоданию и пер­вому в истории планеты (гуронскому) оледенению.

В наши дни накопление в атмосфере углекислого газа от сжигания уг­леводородного топлива рассматривается как тревожная тенденция, ведущая к потеплению климата, таянию ледников и грозящая повышением уровня Ми­рового океана более чем на 100 м. В этой связи следует отметить функцию захвата и захоронения избыточной углекислоты морскими организмами пу­тем перевода ее в соединения углекислого кальция, а также путем образова­ния биомассы живого вещества на суше и в океане.

Чистота морских вод – во многом результат фильтрации, осуществ­ляемой разнообразными организмами, но особенно зоопланктоном. Боль­шинство из этих организмов добывает пищу, отцеживая из воды мелкие час­тицы. Работа их настолько интенсивна, что весь океан очищается от взвеси за 4 года. Байкал исключительной чистотой своих вод во многом обязан весло­ногому рачку эпишуре, который за год трижды процеживает его воду.

Основу функционирования живого вещества составляет биотический круговорот веществ. Биотический круговорот обеспечивается взаимодейст­вием трех основных групп организмов: 1) продуцентов – зеленых растений, осуществляющих фотосинтез, и бактерий, способных к хемосинтезу, – они создают первичное органическое вещество; 2) консументов, потребляющих органическое вещество, – это растительноядные и хищные животные; 3) ре­дуцентов (деструкторов), разлагающих мертвое органическое вещество до минерального, – это в основном бактерии, грибы и простейшие животные.

На восходящей ветви биотического круговорота, основанного на вы­полнении энергетической функции зелеными растениями, происходит акку­муляция солнечной энергии в виде органических веществ, синтезируемых растениями из неорганических соединений – углекислого газа, воды, азота, зольных элементов питания. Нисходящая ветвь биотического круговорота связана с потерями органического вещества. Важнейший процесс - дыхание растений, при котором до половины ассимилированного при фотосинтезе ор­ганического вещества окисляется до СО2 и возвращается в атмосферу. Вто­рой существенный процесс расходования органического вещества и накоп­ленной в нем энергии – это потребление растений консументами первого по­рядка – растительноядными животными. Запасаемая фитофагами с пищей энергия также в значительной мере расходуется на дыхание, жизнедеятель­ность, размножение, выделяется с экскрементами.

Интересное из раздела

Ветровые волны
Воздействуя на поверхность воды, ветер, благодаря трению о воду, создает касательные напряжения и влекущие усилия, а также вызывает местные колебания давления воздуха. В результате на поверхности в ...

Апвеллинг
Термин происходит от английского слова upwelling, переводящегося как «всплывание», и означает вертикальное восходящее движение воды (рис.2). Это явление играет очень большую роль в процессе обмена ...

Организация охраны воздушного бассейна
На рубеже XX-XXI веков перед человечеством встала новая глобальная проблема – загрязнение воздушных бассейнов городов. Тысячи промышленных предприятий буквально «сжирают» кислород, выбрасыва ...