Организмы представляют собой особые автономные вторичные системы динамических равновесий в первич­ном термодинамическом поле Земли.

Так, например, организмы сохраняют свою температуру в среде другой температуры, имеют свое внутреннее давление, отличное от внешнего. С точки зрения химии, их особенность проявляется в том, что некоторые вещества, образующиеся в организмах, не могут получиться из тех же элементов в косной окружающей их среде, а, попадая во внешнюю среду, неизбеж­но в ней разрушаются. При этом выделяется свободная энергия и нарушается термодинамическое равновесие. В организмах происходят такие реакции, которые невозможны в абиотической среде. Например, восстановление С0₂ и расщепление Н₂0 одновременно возможны только в живых организмах: это основа биохимических процессов. Таким образом, все химические рав­новесия в биосфере изменяются в присутствии живых организмов, не нарушая при этом общие законы равновесий.

Живое вещество может рассматриваться как одна из независимых переменных энергетического поля планеты.

Очень вероятно, что в живом веществе основную роль играют не только состав и форма, но и симметрия атомов и молекул. Поэто­му симметрия расположения атомов имеет для формирования обо-

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

лочек планеты такое же значение, как и другие независимые переменные. В. И. Вернадский считал, что земные оболочки можно классифицировать также и по этому признаку, названному им

парагенетическим(гр. paragenesis- закономерность в соотношении элементов). Он

выделил 5 парагенетических оболочек. Кроме того, несомненно, что строение биосферы является результатом взаимодействия кос­мических излучений и энергии планеты. Поэтому В. И. Вернадский выделил вокруг Земли еще 5 лучистых оболочек.

Классификация земных оболочек - геосфер, построенная В. И. Вернадским на основе эмпирических данных его времени, должна рассматриваться только как первое приближение к реаль­ности и подлежит изменениям и дополнениям по мере расшире­ния наших знаний о природе и строении планеты (табл. 6.1).

Биосфера - это живая оболочка Земли, совокупность эко­систем, третья парагенетическая оболочка. Пределы биосферы обусловлены полем возможного существования жизни, которая может проявляться только в определенных энергетических, физи­ческих и химических условиях. Следовательно, жизнь охватывает не все оболочки планеты. Биосфера лежит в пределах одной термодинамической оболочки (второй); трех фазовых оболочек (третьей, четвертой и пятой); трех химических (четвертой, пятой и шестой) и двух лучистых (частично второй и третьей). Обычно биосферу подразделяют на три геосферы в зависимости от их фазового состояния: газовую оболочку - атмосферу (гр. atmos -пар), водную - гидросферу (гр. hydor - вода) и твердую - литосферу

(гр. lithos - камень).

Атмосфера - газовая оболочка Земли, связанная с ней силой тяжести и принимающая участие в ее суточном и годовом вра­щении. Атмосферный воздух состоит из азота (78,09 %), кисло­рода (20,93 %), аргона (0,93 %), углекислого газа (0,03 %), водо­рода, гелия и др. Ближе к поверхности Земли (20 - 30 км) содер­жатся пары воды. Атмосфера делится на слои, различающиеся температурой, степенью ионизации молекул, давлением и др.: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзо-

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

Таблица 6.1 Земные оболочки (по В. И. Вернадскому, 1926)

Термодинамические	1. Верхняя. Ничтожное давление, низкая температура - выше 600 км от поверхности Земли 2. Поверхностная, давление около1 атм. Температура от +50°С до -50°С 3. Верхняя метаморфическая. Температура ниже критической для воды. Давление не нарушает свойств твердых тел 4. Нижняя метаморфическая. Температура выше критической для воды. Давление делает вещество пластичным 5. Магмосфера. Граница земной коры. Температуры ниже критических для всех тел. 6. Барисфера. Температура критическая для всех тел (?)
Фазовые	1. Высокая стратосфера. Разреженные газы, ионы, электроны; выше 100 км от поверхности Земли 2. Стратосфера. Разреженные газы, выше 15 км от поверх­ ности 3. Тропосфера. Обычный газ, 0 - 10-15 км от поверхности 4. Гидросфера. Жидкая вода, 0 - 4 км ниже поверхности 5. Литосфера. Кристаллическое твердое вещество 6.Стекловатая литосфера. Пластическое стекло, пронизанное газами. Высокие температура и давление 7. Магматическая. Вязкая жидкость с газами в горячей твердой среде (?) 8. Закритический газ (?). Газ под большим давлением (?)
Химические	1. Водородная (?). Выше 200 км от поверхности Земли 2. Гелиевая (?). 110 - 200 км от поверхности Земли 3. Азотная (?). Больше 70 км от поверхности 4. Азс/тно-кислородная атмосфера. 0 - 70 км отповерхности 5. Гидросфера. 0 - 4 км ниже поверхности Земли 6. Кора выветривания. СвободныйО,, Н20, СО, 7. Стратисфера. Измененная древняя кора выветривания. До 5 км ниже поверхности Земли 8. Гранитная. Пара- и ортограниты 9. Базальтовая. Ниже 5 км от поверхности 10. Кремне-железная (?). Ядро Земли (?)
Парагенетические	1. Атомная. Свободные атомы устойчивы 2. Газовая. Молекулы и атомы газов (?) 3. Биосфера. Области жизни и коллоидов 4. Молекулы и кристаллы. Химические соединения 5. Магматическая. Отсутствие твердых соединений, много газов
Лучистые	1. Электронная. Свободные электроны 2. Ультрафиолетовая. Коротковолновые излучения, проникающие космические лучи. Газообразные продукты радиоактивного распада 3. Световая. Световые и тепловые излучения. Инертные продукты радиоактивного распада 4.Тепловая и радиоактивная. Радиоактивные излучения 5. Тепловая. Радиоактивные процессы отсутствуют

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

сфера. Плотность воздуха постепенно убывает, и атмосфера без резких границ переходит в межпланетное пространство. Жизнь охватывает только нижнюю часть атмосферы - тропосферу.

Гидросфера - прерывистая водная оболочка Земли - зани­мает 71 % площади планеты. Гидросфера является средой оби­тания гидробионтов, встречающихся в областях от пленки повер­хностного натяжения до максимальных глубин мирового океана (11 км), и практически полностью входит в состав биосферы. Живые организмы играют огромную роль в круговороте воды. Весь объем гидросферы (около 1,5 млрд км³) проходит через живое вещество за 2 млн лет.

Литосфера - верхняя твердая оболочка Земли, часть кото­рой входит в состав биосферы. Преобразование литосферы живым веществом началось около 500 млн лет назад и привело к появлению почвы, населенной живыми организмами (до 8 - 10 м от поверхности). Фактором, лимитирующим распространение жизни вглубь, является в основном высокая температура.

Верхняя граница биосферы обусловливается действием лучистой энергии, убивающей все живое, т. е. естественной верхней границей является озоновый экран, расположенный на расстоянии около 16 км от поверхности Земли на полюсах и до 25 км - над экватором. Но только немногие птицы поднимаются до высочайших горных вершин (7 - 8 км). Нет ни одного орга­низма, постоянно живущего в воздушной среде. Лишь тонкий слой тропосферы (менее 100 м над Землей) можно считать наполненным жизнью.

Нижняя граница жизни в литосфере теоретически определя-ляется температурой 100 °С. Живые организмы в трещинах и нефтеносных скважинах могут встречаться на глубине до 3 км от земной поверхности. В морях предельная для жизни температу­ра встречается на глубине около 10 км (рис. 6.2).

По-видимому, границы биосферы будут расширяться. В част­ности, человек может достигать посредством техники областей, недоступных для остального живого мира.

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

Рис. 6.2. Распространение жизни в биосфере (по Е. А. Крискунову и др., 1995) 212

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

6.2. Биосфера и космос Живая оболочка Земли собирает из небесных пространств бесконечное число излуче­ний, из которых видимые нам - световые -являются лишь их ничтожной частью. «Лик Земли становится видным благодаря проникающим в него световым излучениям небесных светил, главным образом Солнца», - писал В. И. Вернадский (1926). Из невидимых излучений, охватывающих все мыслимое пространство, нам известны пока немногие; их значение в био­сфере едва начинает осознаваться. Почти невозможно предста­вить космическую среду мира, в которой мы живем, и сейчас мы далеки от удовлетворительного ее познания. Исходя из изучения длины волны, различают огромную область космических излуче­ний. Эта область, по оценкам В. И. Вернадского, «охватывает сейчас около сорока октав», причем видимая часть солнечного спектра является лишь одной из них. Космические лучи, принима­емые нашей планетой и строящие ее биосферу, лежат в преде­лах четырех с половиной октав солнечного света: одна октава -световых, три - тепловых и полоктавы - ультрафиолетовых лучей.

Ультрафиолетовые коротковолновые лучи (180 - 200 нм) в значительной мере задерживаются в разреженной части атмос­феры - стратосфере (лат. stratum- н астил, второй слой). Здесь происходит

трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходят ионизация, новообразование газов и других химических соедине­ний. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц, различных свечений. Коротковолновые излучения разру­шают все живое, в то время как длинноволновые организмам не вредят. Задерживая коротковолновое излучение, стратосфера защищает от него область жизни. Поглощает эти лучи озоновый экран. Интересно, что образование самого озонового слоя обус­ловлено появлением кислорода - продукта жизни.

Дата добавления: 2015-07-20