9. Средообразующая роль живого вещества. Состав атмосферы
Современный газовый состав атмосферы практически целиком определяется деятельностью живых организмов, главным образом через фотосинтез и дыхание [13, с. 33]. История формирования современной атмосферы достаточно сложна. Свободный молекулярный кислород выделялся и в добиологический период истории Земли. Его источником был процесс фотодиссоциации паров воды. Но накопление кислорода в атмосфере в это время не происходило; он немедленно вступал в реакцию с оксидом углерода вулканических газов и с другими веществами, а частично создавал в верхних частях атмосферы озоновый слой, который препятствовал дальнейшему нарастанию фотолиза паров. Не исключено, что и с появлением первых фотосинтезирующих организмов (по-видимому, сходных с современными цианобактериями), обитавших в водоемах докембрийского периода, сохранялся тот же механизм регуляции содержания кислорода в атмосфере, а полученный в результате фотосинтеза кислород полностью растворялся в воде. В период до начала палеозоя накопление кислорода в атмосфере шло медленно и не превышало 10 % современного уровня.
Только с появлением наземной растительности начинается заметное повышение уровня кислорода в атмосфере; одновременно слой озона и накопление в верхних частях атмосферы СО2 и паров воды постепенно экранировали коротковолновую часть солнечного излучения и устранили возможность дальнейшего образования кислорода путем фотолиза воды.
Диоксид углерода СО2 на ранних этапах развития Земли имел исключительно вулканическое происхождение и содержание его в атмосфере было выше современного. В настоящее время большая часть СО2 атмосферы имеет биологическое происхождение: он выделяется главным образом в процессе дыхания живых организмов. Показано, например, что на 1 га пшеничного поля в сутки продуцируется СО2 135 кг, в том числе 75 кг микроорганизмами и 60 кг корнями пшеницы. Вулканический СО2 составляет лишь сотые доли процента; однако постоянное поступление в атмосферу абиогенного углерода считается необходимым в качестве «компенсации» высокого уровня потребления его в биологических процессах .
В целом же современное соотношение О2 и СО2 в атмосфере практически целиком зависит от сбалансированной функции живого населения биосферы. В.И. Вернадский считал, что тоже относится и к свободному азоту атмосферы, который также интенсивно вовлекается в биогенный круговорот «Будет правильным заключить… - писал он, - что газовая оболочка есть создание жизни».
Современные свойства газовой оболочки имеют существенное значение в тепловом балансе Земли. Большая часть солнечной энергии достигает поверхности Земли в видимой части спектра. Земля отражает полученную энергию, но (как более холодное тело) главным образом в инфракрасной (длинноволновой части спектра) (рис. 20).
Инфракрасное излучение Земли экранируется парами воды, СО2 и озоном. Это предохраняет поверхность Земли от чрезмерной потери тепла излучением и способствует повышению температуры на поверхности планеты. Подсчитано, что без этого «парникового эффекта» температура в околоземном слое была бы примерно на 40 0С ниже, чем регистрируемая сейчас. Естественно, такая температурная ситуация не способствовала бы развитию жизни, по крайней мере, в тех формах, в каких она известна на Земле.
Таким образом, совокупная деятельность всех форм жизни активно преобразует свойства основных сред жизни, соответствующих газовой, каменной и жидкой геологическим оболочкам земного шара. Равным образом и общие свойства биосферы в целом оказываются в значительной степени созданными живым веществом и благоприятствующими его развитию и функционированию. По меткому выражению В.И. Вернадского, «живое вещество само создает себе область жизни».
Рис. 20. Поступление и распределение солнечной энергии
в пределах биосферы Земли
На уровне конкретных экосистем формируются важные детали климата. Какова роль растительности в создании режима температуры и влажности…
[1] увеличение количества осадков от 6 до 30 % (Конго);
[2] влияние на ветровой режим, условия залегания снежного покрова;
[3] влияние растительности на скорость течения, температурный режим и химизм водоема;
[4] составили геологическую основу рельефа как мезо- и микроклимата.
- Омск – 2003
- Рекомендации к тестовым заданиям
- 1. Экология
- 2. Определение экологии
- Понятие биоценоза
- Видовое разнообразие биоценоза
- Пространственная структура биоценоза
- Отношения организмов в биоценозах
- Трофическая структура биоценоза
- Понятие о популяции
- Свойства популяционной группы
- Рождаемость популяции и смертность
- Вариант 2
- 1. Предмет и основные задачи экологии
- 2. Экосистемы
- 3. Биогеоценоз
- 4. Биомы. Основные типы сухопутных биомов
- 5. Экологические пирамиды
- 6. Экологические факторы
- 7. Основные экологические факторы. Температура
- 8. Типы экологических взаимодействий
- 9. Развитие и эволюция экосистемы
- Общие закономерности сукцессии
- Вариант 3
- 1. Биосфера Земли
- 2. Биосфера как внешний уровень организации живых систем. Совершенный дизайн не может быть продуктом случая
- 3. Границы биосферы
- 4. Неоднородность, мозаичность биосферы
- Организованность биосферы
- Компоненты биосферы
- Живое вещество планеты
- 8. Средообразующая роль живого вещества
- 9. Средообразующая роль живого вещества. Состав атмосферы
- 10. Функции живого вещества в биосфере
- Вариант 4
- 1. Биологическое разнообразие как основа стабильности биосферы
- 2. Биологическая продуктивность экосистем
- 3. Уровни биологической организации и экология
- 4. Развитие организма как живой целостной системы
- 5. Органические соединения в живом веществе
- 6. Фотосинтез – основной процесс в экосистеме
- 7. Хемосинтез
- 8. Саморегуляция и устойчивость экосистем
- 9. Экологическая ниша
- 10. Биологические ритмы
- Вариант 5
- 1. Баланс энергии и круговорот вещества в биосфере
- 2. Круговорот воды
- 3. Биогеохимические циклы
- 4. Круговорот углерода
- Биогеохимический круговорот азота
- 7. Биохимические циклы кислорода
- Биохимический цикл водорода
- 8. Биохимический цикл серы
- Биохимический цикл фосфора
- Мировая суша
- Земная кора
- Отличительные признаки ноосферы. Техногенез