27

Содержание

Масса живого вещества составляет лишь 0,01 % от массы всей биосферы. Тем не менее, живое вещество биосферы - это главнейший ее компонент.

Важнейшим свойством живого вещества является способность к воспроизводству и распространению по планете. Живое вещество распространено в биосфере неравномерно: пространства, густо заселенные организмами, чередуются с менее заселенными территориями.

Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек: атмосферы и литосферы (поверхность суши), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), гидросферы и литосферы (дно океана), и особенно на границе трех оболочек - атмосферы, литосферы и гидросферы (прибрежные зоны). Эти места наибольшей концентрации жизни В.И. Вернадский назвал "пленками жизни". Вверх и вниз от этих поверхностей концентрация живой материи уменьшается.

В настоящее время по видовому составу на Земле преобладают животные (более 2,0 млн. видов) над растениями (0,5 млн.). В то же время, запасы фитомассы составляют 99 % запасов живой биомассы Земли. Биомасса суши в 1000 раз превышает биомассу океана. На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличивается от полюсов к экватору.

В составе биосферы различают живое и неживое вещество -- живые организмы и инертную материю. Основная масса живого вещества сосредоточена в зоне пересечения трех геологических оболочек планеты: атмосферы, гидросферы (океаны, моря, реки и пр.) и литосферы (поверхностный слой пород). К неживому веществу биосферы относится составная часть этих оболочек, связанная с живым веществом циркуляцией вещества и энергии.

В неживом компоненте биосферы различают: биогенное вещество, являющееся результатом жизнедеятельности организмов (нефть, каменный уголь, торф, природный газ, известняки биогенного происхождения и пр.); биокосное вещество, формирующееся совместно организмами и небиологическими процессами (почвы, илы, природная вода рек, озер и пр.); косное вещество, не являющееся продуктом жизнедеятельности организмов, но входящее в биологический круговорот (вода, атмосферный азот, соли металлов и пр.).

Границы биосферы. Биосфера имеет определенные границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние слои литосферы, поверхность суши и всю гидросферу. Границы биосферы в большой степени условны. Обычно считают, что верхняя граница биосферы находится на высоте 22-24 км от поверхности Земли, где образуется озоновый экран. Здесь свободный кислород под влиянием солнечной радиации превращаются в озон (О2 О3), который образует экран и отражает губительные для живых организмов космические излучения и частично ультрафиолетовые лучи. Нижняя граница биосферы проходит по литосфере на глубине 3-4 км, а по гидросфере по дну Мирового океана, местами свыше 11 км. Более широкое распространение живых организмов ограничено лимитирующими факторами. Так, проникновению вверх препятствует космическое излучение, а проникновению вглубь - высокая температура земных недр.

Хотя известны факты обнаружения бактерий и спор на высоте до 85 км, концентрация живого вещества на больших высотах столь ничтожна, что биосферу считают ограниченной на высоте 20-25 км озоновым слоем, защищающим живые существа от разрушительного воздействия жесткого излучения.

Атмосфера в основном состоит из азота и кислорода. В небольших количествах входят аргон (1%), углекислый газ (0,03%) и озон. От состояния атмосферы зависит жизнедеятельность, как организмов суши, так и водных существ. Кислород используется в основном для дыхания и минерализации (окисления) отмирающего органического вещества. Углекислый газ необходим для фотосинтеза.

Гидросфера. В гидросфере жизнь распространена повсюду. В Марианской впадине на глубине 11 км, где давление 1100 атм. и температура 2,4°С, французский ученый Ж. Пикар наблюдал в иллюминатор голотурий, других беспозвоночных и даже рыб. Под толщей антарктического льда более 400 м обитают бактерии, диатомовые и сине-зеленые водоросли, фораминиферы, ракообразные. Бактерий обнаруживают под слоем морского ила в 1 км, в нефтяных скважинах на глубине до 1,7 км, в подземных водах на глубине 3,5 км. Глубины 2-3 км считаются нижней границей биосферы. Общая мощность биосферы, таким образом, в разных частях планеты изменяется от 12-15 до 30-35 км.

Вода -- один из самых необходимых компонентов биосферы. Около 90% воды находится в мировом океане, занимающем 70% поверхности нашей планеты и содержащем 1,3 млрд. км3 воды. Реки и озера включают всего 0,2 млн. км3 воды, а живые организмы -- около 0,001 млн. км3. Существенное значение для жизнедеятельности организмов имеет концентрация в воде кислорода и углекислого газа. Содержание двуокиси углерода в воде в 660 раз больше, чем в воздухе. В морях и океанах различают пять типов сгущений жизни:

1. Шельфовые прибрежные. Эта зона богата кислородом, органикой и другими питательными веществами, поступающими с суши (например, с речной водой). Здесь на глубине до 100 м процветает планктон и его донный "напарник" бентос, перерабатывающий отмирающие организмы планктона.

Океанический планктон составляют два сообщества:

а) фитопланктон -- водоросли (70% из них микроскопические диатомовые) и бактерии;

б) зоопланктон -- первичные консументы фитопланктона (моллюски, рачки, простейшие, оболочники, различные беспозвоночные).

Жизнь зоопланктона протекает в постоянном движении, он то поднимается, то опускается на глубину до 1 км, избегая своих пожирателей (отсюда и название: греч. plankton блуждающий). Зоопланктон -- основная пища усатых китов. Фитопланктон составляет всего 8% от массы зоопланктона, но, быстро размножаясь, продуцирует в 10 раз больше биомассы, чем вся остальная океаническая жизнь. Фитопланктон дает 50% кислорода (остальные 50% производят леса).

Организмы бентоса -- крабы, головоногие и двустворчатые моллюски, черви, морские звезды и ежи, голотурии ("морские огурцы" или другое название -- трепанги), фораминиферы (морские корненожки), водоросли и бактерии приспособлены к жизни почти без света. Перерабатывая органику и превращая ее в минеральные вещества, восходящими потоками доставляющиеся в верхние слои, бентос питает планктон. Чем богаче бентос, тем богаче планктон, и наоборот. За пределами шельфа количество обоих резко падает.

Планктон и бентос формируют в океане мощный слой известковых и кремнеземных илов, образующих осадочные породы. Карбонатные осадки способны превращаться в камень всего за несколько десятков лет.

2. Апвелинговые сгущения образованы на местах восходящих потоков, выносящих к поверхности продукцию бентоса. Известны Калифорнийский, Сомалийский, Бенгальский, Канарский и особенно Перуанский апвелинг, дающий около 20% мирового промысла рыбы.

3. Рифовые -- известные всем коралловые рифы, изобилующие водорослями и моллюсками, иглокожими, сине-зелеными, кораллами и рыбой. Растут рифы необыкновенно быстро (до 20-30 см в год) не только за счет коралловых полипов, но и за счет жизнедеятельности моллюсков и иглокожих, концентрирующих кальций, а также зеленых и красных водорослей с известковым скелетом.

Основной продуцент рифовых экосистем -- микроскопические фототрофные водоросли, поэтому рифы находятся на глубинах не более 50 м, им требуется прозрачная теплая вода с определенной соленостью. Рифы -- одна из самых продуктивных систем биосферы, образующая ежегодно до 2 т/га биомассы.

4. Саргасовые сгущения -- поля плавающих на поверхности бурых и багрянниковых водорослей с множеством воздушных пузырьков. Распространены в Саргасовом и Черном морях.

5. Абиссальные рифтовые придонные сгущения формируются на глубине до 3 км вокруг горячих источников на разломах океанической коры (рифтах). В этих местах выносится из земных недр сероводород, ионы железа и марганца, соединения азота (аммиак, оксиды), питающие хемотрофные бактерии -- продуценты, потребляемые более сложными организмами -- моллюсками, крабами, раками, рыбами и огромными сидячими червеобразными животными рифтиями. Эти организмы не нуждаются в солнечном свете. В рифтовых зонах существа растут примерно в 500 раз быстрее и достигают внушительных размеров. Двустворчатые моллюски вырастают до 30 см в диаметре, бактерии -- до 0,11 мм! Известны галапагосские рифтовые сгущения, а также у острова Пасхи.

В море преобладает разнообразие животных, а на суше -- растений. Только покрытосеменные составляют 50% видов, а морские водоросли -- всего 5%. Общая биомасса на суше представлена на 92% зелеными растениями, а в океане 94% составляют животные и микроорганизмы.

Биомасса планеты обновляется в среднем каждые 8 лет, растения суши -- за 14 лет, океана -- за 33 дня (фитопланктон -- ежедневно). Вся вода проходит через живые организмы за 3 тыс. лет, кислород -- за 2-5 тыс. лет, а углекислый газ атмосферы -- всего за 6 лет. Существенно более длительны циклы углерода, азота и фосфора. Биологический круговорот не замкнут, около 10% вещества уходит в виде осадочных отложений и захоронений в литосферу.

Масса биосферы составляет всего 0,05% массы Земли, а ее объем -- около 0,4%. Общая масса живого вещества составляет 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, но роль живых организмов в геохимических процессах весьма значительна. Ежегодная продукция живого вещества составляет около 200 млрд. т сухого веса органики, в процессе фотосинтеза 70 млрд. т воды реагирует с 170 млрд. т углекислого газа. Ежегодно жизнедеятельность организмов вовлекает в биогенный круговорот 6 млрд. т. азота, 2 млрд. т. фосфора, железо, серу, магний, кальций, калий и др. элементы. Человечество, используя многочисленную технику, добывает около 100 млрд. т полезных ископаемых в год.

Жизнедеятельность организмов вносит существенный вклад в планетарный круговорот веществ, осуществляя его регуляцию, жизнь служит мощным геологическим фактором, стабилизирующим и преображающим биосферу.

1.2 Свойства биосферы

Чернобыльская катастрофа, СССР -- радиационное загрязнение территории Украины, частично Белоруссии и России

Авария на химическом заводе в Севезо, Италия

Выброс цианистых соединений в Бхопале, Индия

Заражение питьевой воды мышьяком, Бангладеш, Индия

Фосфорная катастрофа под Львовом, Украина -- заражение больших площадей продуктами горения жёлтого фосфора

Фосфорная катастрофа под Львовом

Фосфорная катастрофа под Львовом -- железнодорожная авария 16 июля 2007 года произошедшая недалеко от села Ожидов в Бусском районе Львовской области Украины. На 12-м километре перегона Ожидов-Красное сошел с рельсов поезд, следовавший из Казахстана в Польшу, перевернулись 15 вагонов с жёлтым фосфором, шесть из них загорелись, пожар потушили в 23:29 по мск в день аварии. В тушении огня были задействованы около полутысячи пожарных и 220 сотрудников милиции. Во время тушения пожара образовалось ядовитое облако из продуктов горения с зоной поражения 90 квадратных километров. Из пяти близлежащих сел было эвакуировано более 800 человек. Было госпитализировано более 160 человек.

Версии причин

Ненадлежащее состояние путей на данном железнодорожном перегоне.

Нарушение правил безопасности со стороны работников локомотивной бригады.

Халатность (проигнорированы инструкции по температурному режиму перевоза особо опасных грузов).

Ненадлежащее техническое состояние цистерн.

Экологическая катастрофа в Ливане: вид из космоса

Разрушение нефтехранилища в Джие в ходе целенаправленных бомбардировок привело к разливу нефти практически по всему побережью Ливана, что, возможно, и являлось истинной целью ВВС Израиля.

Как уже сообщалось, в результате двух ударов, нанесенных 13 и 15 июля израильской авиацией по электростанции в Джие (Jiyeh) в 25 км южнее Бейрута, было разрушено нефтехранилище. По оценкам Министерства окружающей среды Ливана в Средиземное море попало около 30 тыс. тонн сырой нефти.

К началу августа нефтяное пятно, расширяясь под воздействием господствующих юго-западных ветров и морских течений, достигло гигантских размеров и загрязнило побережье Ливана на протяжении около 130 км от района Дамур южнее Бейрута до сирийской границы на севере.

Правительство Ливана обратилось с призывом о помощи к гуманитарным организациям ООН и Евросоюзу. В целях оценки масштабов разлива нефти Европейская комиссия ЕС 29 июля привела в действие хартию “космос и крупные бедствия”, в соответствии с которой операторы крупнейших мировых космических программ проводят координированную съемку района бедствия. Обработку материалов съемки осуществляет центр кризисной информации космического агентства Германии DLR. Уже получены первые оценки размеров нефтяного загрязнения морской поверхности на основании результатов обработки снимков низкого разрешения датчиков MODIS американских спутников Terra и Aqua.

Чернобыльская авария

Черномбыльская авамрия -- разрушение 26 апреля 1986 года четвёртого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции, расположенной на территории Украины (в то время -- Украинской ССР). Разрушение носило взрывной характер, реактор был полностью разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. Авария расценивается как крупнейшая в своём роде за всю историю ядерной энергетики, как по предполагаемому количеству погибших и пострадавших от её последствий людей, так и по экономическому ущербу.

Радиоактивное облако от аварии прошло над европейской частью СССР, Восточной Европой, Скандинавией, Великобританией и восточной частью США. Примерно 60 % радиоактивных осадков выпало на территории Белоруссии. Около 200 000 человек было эвакуировано из зон, подвергшихся загрязнению.

Чернобыльская авария стала событием большого общественно-политического значения для СССР. И это наложило определённый отпечаток на ход расследования её причин[1] [2]. Подход к интерпретации фактов и обстоятельств аварии менялся с течением времени и полностью единого мнения нет до сих пор.

Чернобыльская авария испытала политику гласности, провозглашённую в Советском Союзе с приходом к власти Михаила Горбачёва. Советское руководство признало факт аварии лишь после того, как повышение уровней радиации, вызванное радиоактивными осадками, было отмечено в Польше и Швеции. Собственное население было предупреждено об опасности загрязнения с опозданием. В то время, как все иностранные средства массовой информации говорили об угрозе для жизни людей, а на экранах телевизоров демонстрировалась карта воздушных потоков в Центральной и Восточной Европе, в Киеве и других городах Украины и Белоруссии проводились праздничные демонстрации и гуляния, посвящённые Первомаю. Лица, ответственные за утаивание информации, объясняли впоследствии своё решение необходимостью предотвратить панику среди населения.

Несвоевременность, неполнота и взаимные противоречия официальной информации о катастрофе породили множество независимых интерпретаций. Иногда жертвами трагедии считают не только граждан, умерших сразу после аварии, но и жителей прилежащих областей, которые вышли на первомайскую демонстрацию, не зная о трагедии. При таком подсчете, Чернобыльская катастрофа значительно превосходит атомную бомбардировку Хиросимы по числу пострадавших. Есть и противоположная точка зрения, согласно которой «от лучевой болезни в Чернобыле умерли 29 человек -- сотрудники станции и пожарные, принявшие на себя первый удар. За пределами промышленной площадки АЭС ни у кого лучевой болезни не было». Таким образом, оценки числа жертв катастрофы колеблются от десятков человек до миллионов.

Разброс в официальных оценках меньше, хотя число пострадавших от Чернобыльской аварии можно определить лишь приблизительно. Кроме погибших работников АЭС и пожарных, к ним следует отнести заболевших военнослужащих и гражданских лиц, привлекавшихся к ликвидации последствий аварии, и жителей районов, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Определение того, какая часть заболеваний явилась следствием аварии -- весьма сложная задача для медицины и статистики; различными организациями приводятся оценки, различающиеся в десятки раз. Считается, что бомльшая часть смертельных случаев, связанных с воздействием радиации, была или будет вызвана онкологическими заболеваниями. Многим местным жителям пришлось покинуть свои дома, они лишились части своего имущества. Связанные с этим проблемы, страх за своё здоровье вызывали у людей сильный стресс, который также приводил к различным заболеваниям.

Землетрясение - одно из самых древних катастрофических явлений на Земле. Несмотря на это, пока никто не знает, где, когда и какой силы произойдет следующее землетрясение.

Землетрясение возникает при внезапном освобождении энергии, которая долгое время накапливается в результате тектонических процессов в относительно локализованных областях земной коры и верхней мантии. При этом происходит разрыв (разлом) сплошности горных пород, иногда на многие десятки километров.

Напомним некоторые определения. Область, где возникает процесс разрушения, называется очагом, гипоцентром или гипоцентральной областью. Проекция очага или его области на земную поверхность называется эпицентром или эпицентральной областью. Если очагом является протяженный сброс вдоль вертикальной плоскости, то эпицентром будет длинная полоса; при наклонной плоскости сброса эпицентральная область будет представлена широкой полосой. Диаметрально противоположное эпицентру место на земном шаре называют антицентром; расстояние от эпицентра до какой-либо точки на земной поверхности - эпицентральным. Для удаленных землетрясений оно измеряется вдоль дуги большого круга, часто в градусах (1 =111,1 км). Время возникновения землетрясения называют моментом землетрясения или временем в очаге.

Чувствительные сейсмографы ежегодно регистрируют около миллиона землетрясений, одно из них может быть катастрофическим, а около ста - разрушительной силы.

Большинство землетрясений происходит на глубине до 70 км, такие землетрясения называются поверхностными. Землетрясения, которые происходят на глубине от 70 до 300 км, называют промежуточными, а глубже 300 км - глубокими. До сих пор не было зарегистрировано ни одного землетрясения глубже 720 км.

Свыше 75% энергии, выделенной при землетрясениях принадлежит поверхностным и только 3% - глубоким. Различают сильные и слабые землетрясения: слабые землетрясения возникают повсеместно, но их общая энергия незначительна. Некоторые из них связаны с вулканической деятельностью. К сильным относят землетрясения с магнитудой более 5,5. Анализ распределения сильных землетрясений по земному шару показывает, что примерно 75% поверхностных, 90% промежуточных и почти все глубокие землетрясения сосредоточены в Тихоокеанском кольце из островных дуг, глубоководных желобов и горных хребтов. Большая часть сильных землетрясений происходит также в Альпийско-Гималайском поясе. Так, очаги сильных промежуточных землетрясений были зарегистрированы в Румынии и на Гиндукуше.

Особенно много примеров связи поясов поверхностных, промежуточных и глубоких землетрясений непосредственно с тектонической деятельностью существует в Тихоокеанской области: поверхностные землетрясения обычно происходят между океаническими прогибами и ближайшей материковой или островной горной цепью, промежуточные возникают под островными горными цепями, очень же глубокие значительно удалены от океанических впадин. Арктическо-Атлантический пояс возникновения землетрясений и пояс Индийского океана, как и ответвление Тихоокеанского пояса к острову Пасхи, также совпадают с подводными горными цепями.

Распределение землетрясений по энергии, по географическим зонам, а также их связь со строением этих зон, т.е. вся эта совокупность характеристик, объединяются понятием сейсмичность.

Пояса сейсмической активности делят всю поверхность земного шара на блоки, внутренние части которых можно считать асейсмическими. Тихоокеанский бассейн является одним из таких блоков; остальные, наиболее крупные, имеют континентальный характер.

Заключение

Биосферой В. И. Вернадский назвал «ту область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов» (верхняя часть литосферы, гидро- и тропосфера).

Значение организмов обусловлено их большим разнообразием, повсеместным распространением, длительностью существования в истории Земли, избирательным характером биохимической деятельности и исключительно высокой химической активностью по сравнению с компонентами природы.

Всю совокупность организмов на планете В. И. Вернадский назвал живым веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу, химический состав и энергию.

Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложно организованную систему, развивающуюся по своим внутренним законам и под действием сил, в том числе космических (солнечного излучения, гравитационных и магнитных полей Солнца, Луны и других небесных тел).

По современным представлениям, развитие безжизненной геосферы, то есть оболочки, образованной веществом Земли, происходило на ранних стадиях существования нашей планеты, миллиарды лет назад. Изменения облика были связаны с геологическими процессами, происходившими в земной коре, на поверхности и в глубинах планеты, и находили проявление в извержениях вулканов, землетрясениях, подвижках земной коры, горообразовании. Такие процессы происходят и сейчас на безжизненных планетах Солнечной системы и их спутниках Ї Венере, Луне.

С возникновением жизни (саморазвивающихся устойчивых органических форм) сначала медленно и слабо, затем все быстрее и значительнее стало проявляться влияние живой материи на геологические процессы Земли. Деятельность живого вещества, проникшего во все уголки планеты, привела к возникновению нового образования Ї биосферы.

Биосфера Ї тесно взаимосвязанная единая система геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества. Размеры преобразований, осуществляемых живой материей, достигли планетарных масштабов, существенно видоизменив облик и эволюцию Земли. Так, например, в результате процесса фотосинтеза, деятельности зеленых растений, образовался современный газовый состав атмосферы, в ней появился кислород. В свою очередь на активность фотосинтеза существенно влияют концентрация углекислого газа в атмосфере, наличие влаги и тепла.

Почва полностью является результатом деятельности живого вещества в косной (неживой) среде. Решающая роль в этом процессе принадлежит климату, топографии, деятельности микроорганизмов и растений и животных.

Биосфера, возникнув и сформировавшись 1-2 млрд. лет назад (к этому времени относятся первые обнаруженные остатки живых организмов), находится в постоянном динамическом равновесии и развитии.

Список литературы

1. Афанасьев В.Г. Мир живого: Системность, эволюция и управление. - М.: изд. Полит. Литература 2006.

2. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, ЮКЭА,2003

3. Кярпвнков С.Х. Концепции современного естествознания. - М., Юнити, 2005.

4. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М., 2005.

5. Моисеев Н.Н. Человек и биосфера. М., 1990.

6. Реймерс Н.Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы. М., 2004.

7. Философские аспекты глобальной экологии. М., 2001.

8. Фоули Р. Еще один неповторимый вид. Экологические аспекты эволюции человека. М., 2000.