Структура и эволюция биосферы

Рис. 2.1. Схема строения биосферы

Хотя одновременно функционирующая масса живого вещества составляет всего 1/6*10-6 массы Земли, тем не менее за время существования жизни все наружные породы земного шара ими переработаны на 90% и более.

В последних своих работах В.И. Вернадский выдвинул концепцию ноосферы или сферы разума. Он отмечал: "Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним . ставится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера" (Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. - М.: Наука. 1995). Несомненно, глубочайшие политические изменения в мировом сообществе в последние годы существенно приближают время реализации этой концепции В.И. Вернадского.

Циркуляция элементов в биосфере

Выше была рассмотрена циркуляция энергии и вещества в экосистемах. Биосфера представляет собой уникальную планетарную экосистему со сложившимися биогеохимическими циклами циркуляции наиболее важных для жизни элементов. Масштабы хозяйственной деятельности человека стали настолько велики, что при определенных условиях они способны нарушить эту отлаженную за сотни миллионов лет систему регуляции природной среды (достаточно вспомнить разрушение озонового экрана и повышение содержания в атмосфере СО2). Для профилактики таких чрезвычайно опасных для жизни в целом нарушений необходимо знать основные биогеохимические циклы биосферы.

Одной из особенностей биосферы является наличие мощных буферных систем (в атмосферном воздухе, гидросфере и литосфере), способных нейтрализовать даже существенные нарушения в установившемся круговороте веществ и энергии. Надежность функционирования этих систем обеспечивается, в частности, тем, что на каждый квадратный метр Земли приходится 1260 м3 воздуха и 8300 м3 воды океанов (морей) и 2,4 м2 раздела между воздухом и водой.

Биогеохимические циклы биосферы обеспечивают живые организмы 30 .40 химическими элементами, необходимыми для них. Рассмотрим важнейшие круговороты биосферы - воды, углерода, кислорода, азота, фосфора и серы.

Вода - важнейшее для живых организмов неорганическое вещество Ее запасы в биосфере 1,386 млрд.км3, из них 35 млн.км пресных вод. Основная масса воды - 96,5% находится в океане, 1,73% - в ледниках, 1,7% - в подземных водах. Остальная вода содержится во льдах вечной мерзлоты (0,02%), атмосфере (0,001%) , в озерах, болотах и реках (0,023%). Различают большой и малый круговороты воды. Малый круговорот начинается испарением воды из океана, затем следует конденсация водяных паров в атмосфере и возвращение в виде осадков в океан. Большой круговорот включает выпадение осадков на сушу. Часть из них испаряется с поверхности почвы, часть поступает в растения и в результате транспирации (испарения листьями растений) переходит в виде водяных паров в атмосферный воздух. Оставшиеся осадки через реки и подземные воды попадают в океан, завершая большой круговорот воды.

Углерод содержится в виде CO2 в атмосфере (23,5*1011 т). В процессе фотосинтеза он ассимилируется растениями и по пищевым цепям потребляется консументами разных порядков. При дыхании живых организмов выделяется CО2 , поступающий в атмосферу. Часть углерода накапливается в виде мертвой органики, переходя в горючие ископаемые. Сжигая ископаемое топливо, человек интенсивно высвобождает СО2, создавая свой биолого-технический круговорот углерода. Основная масса углерода содержится в карбонатных отложениях на дне океана и кристаллических породах земной коры (всего 2,3*106 т), в каменном угле и нефти (3.4*1015 т).

В биогеохимический круговорот включен и углерод тканей растений и животных (соответственно 5*1011 и 5*109 т),

Еще статьи

Радиоэкологический мониторинг окружающей среды
Атомные электростанции - третий «кит» в системе современной мировой энергетики. Техника АЭС, бесспорно, является крупным достижением НТП. В случае безаварийной работы атомные электростанции не производят никакого практически значимого загрязнения окружающей среды, кром ...