Н.В. Гусакова, А.И. Забалуева, В.В. Румянцева
Экология: конспект лекций
Под редакцией А.Н. Королева. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006. - 176с.
Лекция 4. Учение В.И. Вернадского о биосфере
Понятие биосферы вошло в науку случайно. Более 100 лет
назад, в 1875 г., австрийский геолог Эдуард Зюсс, говоря о различных оболочках
земного шара, впервые употребил этот термин в своей книге о происхождении Альп.
Однако это упоминание не сыграло заметной роли в развитии научной мысли о биосфере.
В 1926 г. были опубликованы две лекции минералога В.И. Вернадского, в которых
спустя 50 лет после работ Зюсса, сформулированы основные положения биосферы.
Вернадский Владимир Иванович (1863 – 1945) – русский
ученый, академик, основатель геохимии, биогеохимии, радиогеологии, автор трудов
по философии естествознания, создатель теории о биосфере и ее эволюции, о
мощном воздействии человека на окружающую природную среду и преобразовании современной
биосферы в ноосферу.
Человек, по определению академика В.И. Вернадского,
стал могучей геологической силой, преобразующей лик Земли. Период в развитии
биосферы, когда главным фактором становится разумная человеческая деятельность,
Вернадский назвал ноосферой, т.е. сферой разума.
Под биосферой Вернадский понимал слои земной коры,
которые подвергались в течение всей геологической истории влиянию живых организмов.
Что же характерно для биосферы – этой особой оболочки
земного шара? Во-первых, в биосфере весьма значительное количество жидкой воды.
Во-вторых, на нее воздействует поток энергии Солнца. В-третьих, для биосферы
характерны поверхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом
и газообразном состояниях.
Следовательно, биосфера – это своеобразная оболочка
Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества
планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Впоследствии Вернадский просто формулирует биосферу
как "область существования живого вещества".
Поскольку источником энергии на Земле является Солнце,
то все живые организмы распределены в верхних слоях двух земных оболочек:
литосферы и гидросферы. Чем лучше земная оболочка пропускает солнечные лучи,
тем на большую глубину она заселена живыми организмами. Однако биосфера не кончается
там, куда не доходит свет. Потоки энергии проникают еще дальше: из освещенных
слоев в водные глубины и земную толщу.
В литосферу живые организмы проникают на
ничтожную глубину. Основная их масса сосредоточена в верхнем слое почвы
мощностью в несколько десятков сантиметров и редко кто проникает на несколько
метров или десятков метров вглубь (корни растений, дождевые черви). По трещинам
земной коры, колодцам шахтам и буровым скважинам животные и бактерии могут
опускаться на гораздо большую глубину – до 2,5 – 3 км. Нефть, часто залегающая
глубоко от поверхности земли, имеет своеобразную бактериальную флору. Проникновение
зеленых растений в глубь литосферы невозможно из-за отсутствия света. Животные
не находят там питания. Механические свойства горных пород, слагающих
литосферу, также препятствуют распространению в них жизни. Наконец, с продвижением
в недра Земли температура возрастает и на глубине 3 км достигает 100оC.
Значит на глубине более 3 км от земной поверхности живые организмы существовать
не могут.
С поверхности литосферы живые организмы проникают в
нижние слои атмосферы – на высоту от нескольких сантиметров до нескольких
метров. А растения возносят свои зеленые кроны иногда на несколько десятков
метров. На несколько сотен метров проникают в атмосферу насекомые, летучие мыши
и птицы. Восходящие токи воздуха могут поднимать на несколько километров
покоящиеся стадии (споры, цисты, семена) животных и растений. Однако организмы,
проводящие всю свою жизнь в воздухе, т.е. связанные с ним как с основной средой
обитания, неизвестны.
Атмосфера –
газовая оболочка Земли, ее масса составляет 5 квадриллионов тонн. Главными
составными частями атмосферы являются: азот (78 %), кислород (20 %), аргон (1
%), диоксид углерода (0,03 %).
По химическому составу вся атмосфера Земли подразделяется
на нижнюю (до 100 км) – гомосферу и верхнюю – гетеросферу, неоднородную по
химическому составу. Для верхней атмосферы характерны процессы диссоциации и
ионизации газов, происходящие под влиянием солнечных лучей. В атмосфере кроме
указанных газов присутствуют также различные аэрозоли (пылевые или водяные
частицы). Они могут быть естественного происхождения (пыльные бури, извержения
вулканов), а также техногенного (результаты производственной деятельности человека).
Атмосфера подразделяется на несколько сфер.
Тропосфера –
это нижняя часть атмосферы, в ней сосредоточено более 80 % массы всей
атмосферы. Ее высота определяется интенсивностью вертикальных потоков воздуха,
вызванных нагреванием земной поверхности. Поэтому на экваторе она простирается
до высоты 10 – 11 км, а на полюсах – до 8 км. Замечено закономерное понижение
температуры воздуха с высотой – в среднем на 0,6о C на каждые 100 м.
Так, самые жаркие пустыни формально находятся вне
биосферы. Однако фактически они могут считаться парабиосферными
(околобиосферными), так как живые организмы там все же есть.
Стратосфера
– располагается за тропосферой до высоты 50–55 км. Температура у ее верхней
границы повышается, что связано с наличием озонового пояса.
Ионосфера –
располагается до высоты 800 км и для нее характерно значительное повышение
температуры (более 1000оC). Под действием ультрафиолетового
излучения газы находятся в ионизированном состоянии. С ионизацией связано
свечение газов и возникновение полярных сияний.
Экзосфера –
располагается выше 800 км и простирается до 2000 км. Здесь скорость движения
частиц приближается к критической величине 11,2 км/с. Господствуют атомы
водорода и гелия, которые образуют вокруг Земли корону, простирающуюся до высот
20 тыс. км.
4.1. Озоновый защитный слой
4.2. Механизмы разрушения озона
4.3. Ноосфера
|