Атмосфера

«Для быстрого круговорота элемент

должен быть или растворим или летуч»

Значение атмосферы в биогеохимических процессах обычно гораздо выше, чем принято считать. В самом интегральном виде атмосфера является функцией тектонических явлений и живого вещества. Если литосфера является одним из важнейших блоков, поставляющих в другие сферы макро и микроэлементы в процессах круговорота, а гидросфера обеспечивает процессы миграции и взаимодействия в системе живое вещество – косная материя, то атмосфера осуществляет обратную связь в системе гидросфера литосфера и внутриконтинентальные взаимодействия. Существенным моментом является постоянство химического состава атмосферы. В этом отношении атмосфера схожа с гидросферой. В основе понимания значимости атмосферы лежат следующие положения. Некоторые из них можно принять за аксиомы. Первая аксиома – современный состав атмосферы является функцией сложившегося баланса между различными оболочками. Вторая аксиома – живое вещество, несомненно, определяло, и определят состав атмосферы. Нельзя не упомянуть несколько важнейших гипотез. Первая гипотеза – в истории Земли, вероятно, существовали эпохи с другим строением и составом атмосферы. Отметим, что суждение о прошлых процессах основано на анализе биокосных и косных компонентов. Так, первым индикатором появления наземного кислорода являются красноцветные коры выветривания, возраст которых насчитывает около 1,9- 1,8 млд лет, а свидетелем кислорода сформировавшегося за счет деятельности фитопланктона принять считать кварциты и железные руды, сформировавшиеся в шельфовых зонах океана.

Происхождение атмосферы. Существуют несколько гипотез происхождения атмосферы. Одна из них связывает ее происхождение с частичным приносом вещества инопланетного происхождения. Другая гипотеза, имеющая значительно больше сторонников рисует ее первоначальное происхождение в результате дегазации мантии, причем, по мнению геологов, ее преобразование на всех этапах носило биогеохимический характер. Первичная атмосфера была чрезвычайно кислой и содержала большое количество сероводорода, водорода, азота, метана, аммиака, соединений фтора, соляной кислоты, и была исключительно восстановительного характера. Общая масса дегазированного углекислого газа составляла 4,63 * 10 ²⁹ г. После этого этапа Углекислый газ стал более интенсивно связываться с горными породами. (Сорохтин,). Карбонатное осадконакопление совпадает с периодом железорудных формаций. Этим объясняется, в частности, образование сидерита. Появление же кислорода вело к новым формам жизни – эукариотам, которые появились 1,4 * 10 ⁹ лет назад.

Состав атмосферы. Современный состав характеризуется преобладанием азота (78%), затем идет кислород (21), 0.03% — СО2 и аргон около 1%. Пары воды составляют от 0.1-1%. Мощность около 1000 км. Атмосфера подразделяется на тропосферу, стратосферу и ионосферу, последняя играет важную роль благодаря озоновому экрану. Особое значение принадлежит озоновому экрану, который соответствует 1,4 – 4 мм., и при концентрации 2-5 *10^-9 %.(Мияки)..Значение озонового экрана в интенсивном поглощении ультрафиолета в области 200- 300 нм.

О парниковом эффекте. Проблема сложная и неоднозначная. Согласно Сорохтину она восходи еще к архею, когда содержание СО₂ достигало более 90%.Сущность парникового эффекта заключается в том, что газовая оболочка Земли более прозрачна для видимого излучения Солнца (Сорохтин), чем для отраженного теплового излучения планеты и самой атмосферы. С одной стороны это обеспечивает оптимальный тепловой режим нашей планеты, и само существование жизни с другой вследствие этих процессов инфракрасное излучение поглощается целым набором газов, в том числе и СО_2. В результате этих процессов происходит повышение температуры, как самой атмосферы, так и поверхности земли. Вместе с тем, по мнению Сорохтина эту проблему иногда понимают слишком упрощенно и связывают ее исключительно с увеличением СО₂ в атмосфере. С этим можно согласиться, так как резервы наземной растительности далеко не исчерпаны. Интенсивное увеличение продуктивности возможно при трехкратном увеличении содержания углекислого газа. Так, значительное увеличение биомассы можно ожидать при трехкратном увеличении содержания СО_2. Следует учитывать, что хотя в океане растворенного углекислого газа в 57 раз больше чем в атмосфере, его возможности также не исчерпаны. (Сорохтин). В пределах континентов существует еще несколько потенциальных резервуара для углекислого газа – это болотные экосистемы и почвы щелочного ряда, которые могут активно поглощать этот газ при его избытке в воздухе. Обращает на себя внимание отсутствие прямой корреляции между активностью солнца и увеличением СО_2,первая в большей степени коррелирует с температурным режимом. Поэтому предполагается, что увеличение СО₂ скорее следствие, чем причина парникового эффекта.

Роль фотосинтеза в эволюции атмосферы. Вне всяких сомнений глобальное значение фотосинтеза не сравнимо по сравнению с другими факторами. Его появление (Климов, 1996) привело к революционным преобразованиям всей Земли. Фотосинтез дал доступ к неиссякаемому потоку энергии. Ранее фотоокислению подвергалась только вода. Поступление кислорода не только увеличилось, но и изменило энергетику процессов. Кислород вызвал гибель одних организмов и привел к появлению новых организмов. Существенно изменилась энергетика процессов. Так, если при молочнокислом брожении на 1 молекулу гексозы утилизировалось 2 молекулы АТФ, то в ходе фотосинтеза закрепляется 38 молекул АТФ. Фотосинтез привел к определенному равновесию в системе углекислый газ – кислород и образованию двух различных сред – резкоокисленной и резковосстановительной. Последняя целиком обязана наземным формам детрита, включая торфа, подстилки, а также органическое вещество почв. Богатство последних недоокисленными соединениями приводит к восстановлению окисных соединений, вступающих с ними в контакт. Отсюда появление в почвоведении целого направления по изучению восстановительной способности по Лоссену. Если в минеральном абиотическом мире появлению двухвалентных форм железа мы обязаны метаморфическим процессам, то в пределах биосферы существуют два фактора – это биогеохимические процессы оглеение и значительные по своим запасам наземные формы детрита.

От фотосинтеза к абсолютному возрасту почвы. Согласно И.П.Герасимову в самом интегральном виде углерод делится на два пула. Тот, который активно участвует в круговороте и тот который уходит из круговорота и накапливается в почве или других биокосных системах.. Фактически это было положено в основу определения абсолютного возраста разработанного Уиилардом Ф.Либби, получившего за введение метода использования углерода – 14 для определения возраста в арехеологии, геологии и геофизике и других областях науки в 1960 году Нобелевскую премию. В настоящее время установлен возраст основных типов почв, который, как правило, голоценового возраста. Использование определения возраста почв по радиоуглероду позволяет судить о направленности геоморфологической динамики земной поверхности (Чичагова,1970).

Дата добавления: 2015-06-28