Биосфера

Элементы современной концепции биосферы были развиты в нача­ле XIX века Ж.Б. Ламарком. Затем выделили в качестве самостоя­тельной оболочки Земли биосферу – сферу жизни (наряду с атмосфе­рой, гидросферой и литосферой).

Биосфера – сложная динамическая система с огромным числом случайных факторов и вероятностным характером многих процессов. В её состав входит тропосфера. Мировой, океан, литосфере дослоёв с температурой, ограничивающей деятельность бактерий.

В формировании биосферы несомненна роль солнечной энергии, поднятий и опусканий земной коры, горообразования, ледников и других внешних факторов. Все они приводят в движение мощные внут­ренние механизмы биосферы, которая развивается по специфическим законам. Главный механизм, определяющий единство и целостность биосферы, – биологический круговорот атомов. Большую роль играет и круговорот воды.

Биосфера представляет собой гигантский «химический комбинат», на котором из смеси веществ (изверженные породы, морская вода и т.д.) получаются простые и чистые соединения, состоящие порой из двух-трёх главных элементов. Продукцией этого «комбината» являют­ся и целые горы поваренной соли, образованной из двух элементов – Na и Cl – и толщи известняков (Ca, C, O), латериты (Fe, Al, O, H) и т. д. Следовательно, поступление в биосферу сол­нечной энергии и её преобразование в энергию геохимических про­цессов приводит к дифференциации химических элементов, росту разнообразия, накоплению информации, уменьшению энтропии.

Биосфера чрезвычайно разнообразна. Что же позволяет рассматривать атмосферу, почву, океан и другие природные системы как части единого целого? Существуют ли «сквозные» природные процес­сы, характерные для всех частей биосферы? Таким процессом являет­ся разложение органических веществ. Действительно, и в организ­мах, и в почвах, и в илах, и в поверхностных водах, и в глубоких водоносных горизонтах происходит разложение органических веществ, выделение аккумулированной в них солнечной энергии. В результате в окружающую среду поступает химическая энергия, носителями кото­рой по преимуществу являются природные воды. Отсюда понятно гео­химическое сходство почв, илов, коры выветривания, водоносных гори­зонтов и поверхностных вод. Все эти биокосные системы характеризу­ются одинаковыми или близкими термодинамическими условиями – тем­пературой и давлением, в них развивается биологический, круговорот, основной средой миграции служит вода. По существу, во всех случа­ях классифицируют одно и то же образование – природные воды в их различных формах. Поэтому, отмечая существование в биосфере от­дельных биокосных систем, необходимо учитывать не только их раз­личия, но и то общее, что их объединяет в одну категорию природ­ных образований.

Большой научный и практический интерес представляет вопрос о центре биосферы, то есть такой её части, которая играет ведущую роль, определяет своеобразие биосферы в целом, «управляет» этой сложной системой. Таким центром являются ландшафты суши, а точ­нее – лесные ландшафты. Это объясняется тем, что именно здесь сосредоточена основная масса живого вещества планеты – главного геохимического агента биосферы. Именно в ландшафтах протекают процессы разложения органических веществ, формирующие химический состав поверхностных и грунтовых вод. Сток этих вод оказывает глубокое влияние на процессы, протекающие в морях и океанах. Ландшафт – это «клеточка биосферы», для которой характерны основ­ные особенности этой системы. Возможно, что к центру биосферы следует отнести и верхние горизонты океана, где протекает фотосинтез.

Вопросы для самостоятельной работы.

К 3.1

1. Чем отличается концепция Вернадского о геологической роли организмов от ранее существовавших представлений?

2. Дайте определение понятию «живое вещество». Чем оно отличается от «живого существа»?

3. Охарактеризуйте фотосинтез с геохимических позиций.

4. Каковы закономерности кларков живого вещества?

5. Какова геохимическая роль хемосинтеза?

6. Каково значение процессов разложения органических веществ для формирования химического состава поверхностных и подзем­ных вод на материках?

7. В чём состоит сероводородная функция бактерий?

8. Обоснуйте, почему разложение органических веществ – процесс энтропийный.

К 3.2

1. Что является предметом органической геохимии, каково прак­тическое значение геохимии нефти, угля?

2. Охарактеризуйте биологический круговорот элементов.

3. В чём заключается окислительно-восстановительная зональ­ность биокосных систем?

4. Дайте определение «закону Вернадского».

5. Охарактеризуйте геохимический аспект изучения биологичес­ких систем.

К 3.3

1. Что такое биокосная система, приведите примеры, кто ввёл в науку это понятие и когда?

2. Что такое биогенное накопление элементов в почвах?

3. Что общего в геохимии почв, илов и коры выветривания, в чём отличия?

4. Дайте определение понятию «биосфера», охарактеризуйте её важнейшие геохимические особенности.

5. Какие процессы в биосфере характерны для всех её частей?

6. Что понимают под центром биосферы?

7. Каково значение геохимии ландшафта для изучения биосферы?

Глава 4. ТЕХНОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ

Человек геохимически

переделывает мир.

А.Е. Ферсман.

Человечество, осуществляющее техногенную миграцию, ещё плохо знает её законы, – те новые явления, которые стали возникать на нашей планете. Что же нового принесла эта геохимия Земли? Что она сулит в будущем? Эти вопросы затрагивают интересы всего населения земного шара, тесно связаны с материальной и духовной жизнью лю­дей, с их здоровьем и долголетием. Геохимический анализ деятель­ности человечества исключительно важен.

4.1 Характеристика техногенной миграции