44. Роль живого вещества в биосфере.

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.

Все основные функции, выполняемые в биосфере живыми организмами, можно свести в следующий список:

• Захват и запасание солнечной энергии в процессе фотосинтеза

• Создание органического вещества и его перенос по планете

• Концентрация химических элементов.

Здесь необходимы некоторые пояснения. Дело в том, что живые организмы способны избирательно извлекать те или иные химические элементы из окружающей среды, концен­трируя их в своих телах. В результате, после смерти организма, накопленные химические элементы оказываются сконцентрированными в одном месте, а при массовой гибели орга­низмов в силу каких-либо причин могут возникать значительные запасы тех или иных хими­ческих элементов, порой приводящие к образованию месторождений полезных ископаемых

Таблица 8.2. Концентрация химических элементов живыми организмами из рассеянно­го состояния.

Химические	Содержание химического элемента в	Содержание химического элемента
элементы	атмосфере. литосфере и гидросфере,	в телах организмов, %
	%	Растения	Животные
Углерод	0,18	3,00	18,00
Азот	0,03	0,28	3,00
Кислород	50,02	79,00	65,00
Водород	0,95	10,00	10,00

• Отложение органического вещества на длительный период (известняки, мел, ка­менный уголь, нефть, и.т.д.)

• Окислительно-восстановительная активность (анаэробные и аэробные организ­мы)

• Созданиеб почвы и ее плодородного слоя

• Санитарно-очистительная функция (разложение мертвых органических остат­ков)

44. Возникновение и состав биосферы.

Историю Земли делят на три большие отрезка — архей (первые два миллиарда лет ее существования), протерозой (следующие два миллиарда лет) и фанерозой, который начался около 570 млн. лет назад. В архее господствовали бактериальные формы жизни при отсутствии озонового экрана над Землей. Образующийся в результате фотосинтеза цианобактерий кислород шел на окисление восстановленных и недоокисленных соединений в атмосфере и гидросфере. В протерозое началось накопление свободного кислорода, приведшее к расцвету аэробных эукариотических одноклеточных организмов (простейших и водорослей), а к концу протерозоя — и многоклеточных форм. Фанерозой начался со взрывного образования многоклеточных скелетных животных, в возникновении которых большую роль сыграло дальнейшее увеличение концентрации кислорода в атмосфере и воде. Формирование в результате этого полноценного озонового экрана сделало возможным выход сложных форм жизни на сушу, возникновение растительного покрова, уменьшение сноса в океан продуктов эрозии. Почти 370 млн. лет на суше шумят леса, но сначала они состояли из споровых растений, а затем сменились голосеменными и покрытосеменными. Почвы из примитивных сначала пленочных сменились, под первыми лесами, полуводными образованиями, в анаэробных условиях которых шло захоронение древесины с последующим превращением в каменные угли. В современных почвах, имеющих развитый профиль, господствуют аэробные процессы разложения органики, идут активные процессы минерализации и образуются резервы гумуса. Жизнь на Земле, с одной стороны, вечна, а с другой — изменяема.

Процессы изменения биосферы многократно усилились с возникновением и развитием человеческого общества. Они идут по нарастающей, быстро ускоряющимися темпами. Угрожающе увеличивается риск сбоев в природной саморегуляции устойчивости биосферы. Перед современным человечеством встает вопрос о саморегуляции в меняющемся мире, поскольку масштабы его отрицательного влияния на окружающую среду сравнимы с биосферными процессами

Понятие «биосфера» ввел в геологию австрийский ученый Э. Зюсс в 1875 г. Классифицируя оболочки Земли, он выделил в них ту область, где существует жизнь. Она охватывает пространство верхних слоев литосферы, всю гидросферу и нижние слои атмосферы. Учение о биосфере связано с именем нашего крупного отечественного ученого, геохимика В. И. Вернадского. Он впервые представил биосферу не только как место пребывания жизни, но и как полностью преобразованную ею часть планеты. Основная идея учения В. И. Вернадского о биосфере — признание жизни мощной и активной силой, не только сравнимой по результатам действия с геологическими явлениями, но и превосходящей их по ряду величин.

Биосфера распространена на несколько километров вверх и вниз от поверхности земли и океана. Ее верхняя граница определяется в атмосфере слоем озона — озоновым экраном, защищающим жизнь от губительного коротковолнового ультрафиолетового излучения на высоте 16 - 25 км. Все живое, поднимающееся выше защитного слоя озона, погибает. Однако, химический состав атмосферы выше озонового слоя во многом определяется деятельностью живого вещества. Вся гидросфера пронизана жизнью до самых больших глубин (около 11 км). Вглубь литосферы живые организмы могут проникать до 3-4 км, как показали находки бактерий при глубоком бурении. Здесь ограничивающим фактором является высокая температура глубинных пород и подземных вод, превышающая 100 градусов. Однако и более глубокие породы относятся к области биосферы, поскольку даже в метаморфизированном, переработанном в глубинах Земли виде, они представляют собой слои, созданные когда-то на дне океана при участии жизни.

В.И.Вернадский в биосфере вы­делял три сферы жизни:

1. Атмосфера - это газообразная оболочка Земли. Она не вся заселена жизнью, ее распространению препятствует ультрафиолетовая радиация. Граница биосферы в атмосфере находится на высоте примерно 25-27 км, где располагается озоновый слой, поглощающий около 99% ультрафиолетовых лучей. Наиболее заселенным является приземный слой ат­мосферы (1-1,5 км, а в горах до 6 км над уровнем моря).

2. Литосфера - это твердая оболочка Земли. Она также заселена живыми организмами не полностью. Распростране­ние жизни здесь ограничено температурой, которая постепен­но возрастает с глубиной и при достижении 100?C вызывает переход воды из жидкого в газообразное состояние. Макси­мальная глубина, на которой обнаружены живые организмы в литосфере, составляет 4 - 4,5 км. Это и есть граница био­сферы в литосфере.

3. Гидросфера - это жидкая оболочка Земли. Она заселе­на жизнью полностью. Границу биосферы в гидросфере Вер­надский проводил ниже океанического дна, потому что дно - это продукт жизнедеятельности живых организмов.

Биосфера представляет собой гигантскую биологичес­кую систему, включающую огромное разнообразие состав­ляющих компонентов, охарактеризовать которые по отдель­ности крайне трудно. Вернадский предложил все, что вхо­дит в состав биосферы, объединить в группы в зависимости от характера происхождения вещества. Он выделял семь групп вещества: 1) живое вещество - это совокупность всех продуцентов, консументов и редуцентов, населяющих био­сферу; 2) косное вещество - это совокупность веществ, в образовании которых живые организмы не участвовали, это вещество образовалось до появления жизни на Земле (гор­ные, скалистые породы, вулканические извержения); 3) био­генное вещество - это совокупность веществ, которые об­разованы самими организмами или являются продуктами их жизнедеятельности (каменный уголь, нефть, известняк, торф и другие полезные ископаемые); 4) биокосное веще­ство - это вещество, которое представляет собой систему динамического равновесия между живым и косным веще­ством (почва, кора выветривания); 5)радиоактивное веще­ство - это совокупность всех изотопных элементов, нахо­дящихся в состоянии радиоактивного распада; 6) вещество рассеянных атомов - это совокупность всех элементов, находящихся в атомарном состоянии и не входящих в со­став никакого другого вещества; 7) космическое вещество - это совокупность веществ, попадающих в биосферу из кос­моса и имеющих космическое происхождение (метеориты, космическая пыль).