Галактоцентрическая парадигма

Процессы выветривания и вулканическая деятельность

Еще одним источником CO₂ являются вулканы, газы которых состоят главным образом из углекислого газа и паров воды. Некоторая часть углекислого газа и воды, извергаемых вулканами, возрождается из осадочных пород, в частности известняков, при контакте магмы с ними и их ассимиляции магмой. В процессе круговорота углерода происходит неоднократное фракционирование его по изотопному составу (¹²C—¹³C), особенно в магматогенном процессе (образование CO₂, алмазов, карбонатов), при биогенном образовании органического вещества (угля, нефти, тканей организмов и др.).

Диоксид углерода атмосферы расходуется также на процесс выветривания горных пород, превращая последние сначала в средние, а затем в гидрокарбонаты, которые вымываются водой и накапливаются в океане. Например, при выветривании полевых шпатов, в частности анортита, образуется гидрокарбонат кальция:

Са(Al₂Si₂О₈) + СО₂ → СаСО₃+А1₂О₃+2SiО₂

СаСО₃+СО₂+Н₂О → Са(НСО₃)₂

Общее количество СО₂, связываемое ежегодно при выветривании горных пород, достигает 2 млрд. т углерода[14]^,[15].

Галактоцентрическая парадигма постулирует, что эволюция нашей Галактики сопровождается непрерывным разрушением звезд в ее ядре и выносом продуктов их дезинтеграции двумя газопылевыми струйными потоками (рис. 8).

Рис. 8. Современное положение Солнца (кружок с точкой) относительно спиральных ветвей Галактики. Римские цифры - четыре галактических рукава (сплошные линии) по Ж. Балле[16]. Арабские цифры - два струйных потока (пунктирные линии). Г.ц. - галактический центр. Малый круг в центре - газопылевой ядерный диск, круг большего радиуса - кольцо Галактики. Стрелки указывают направление движения.

Распространись в экваториальной плоскости Галактики, эти газ и пыль конденсируются в плотные облака, кометы и звезды. Эти процессы резко усиливаются в зонах пересечения струйных потоков с галактическими рукавами. Солнце обращается вокруг центра Галактики по эволюционирующей эллиптической орбите, пересекая через каждые 20-37 млн. лет струйные потоки и галактические рукава. В такие эпохи длительностью 1-5 млн. лет планеты Солнечной системы подвергаются интенсивным бомбардировкам галактическими кометами.

Кометы отдают Земле свою кинетическую энергию, а также приносят на планету большие количества воды, углерода и других химических элементов. Энергия комет затем выделяется в геологических процессах (тектонических, вулканических, сейсмических и др.), а кометный материал в ходе глобального геохимического круговорота перераспределяется по внешним геосферным оболочкам планеты.

Согласно[17] в эпохи кометных бомбардировок на Землю выпадает большая масса космического материала, включая углерод, который активно поглощается организмами и включается в глобальный круговорот вещества на планете. Перераспределяясь в биосфере по разным уровням системы, поступающее вещество нарушает сложившееся на Земле геохимическое равновесие.

Возврат системы в устойчивое состояние происходит за счет освобождения от «ненужных» веществ, в первую очередь, избытка воды и углерода, которые выводятся системой из активного круговорота. Основная масса воды поступает в Мировой океан, что объясняет известный ступенчатый характер изменения его уровня[18]. Вместе с водой в океан сносятся углерод и остальной космический материал.

Однако, из космоса, сквозь атмосферу на поверхность Земли выпадает примерно 40 млн. тонн метеоритного вещества в год. Процессы обмена веществом внутри экосферы отличаются значительно большими размерами. Поэтому можно сказать, что Земля — это закрытая система.

Заключение

Круговорот углерода, будучи неразрывно связан с климатом, круговоротом воды и биогенных элементов, а также производством биомассы путем фотосинтеза на суше и в мировом океане, является главным для Земной системы. Правильное понимание глобального круговорота углерода очень важно для понимания истории окружающей среды нашей планеты, для населяющих ее людей и для того, чтобы предсказывать их совместное будущее и управлять им.

Человеческое вмешательство в глобальный круговорот углерода продолжается уже тысячи лет. Однако, только на протяжении двух последних веков антропогенные потоки стали по своей величине сравнимы с основными природными потоками углерода, и в последние годы 20-го века человечество полностью осознало угрозу неблагоприятных последствий и приступило к совместным действиям. Такой поворот событий добавляет новую обратную связь в глобальный круговорот углерода, которая окажет большое влияние на будущее Земной системы, так как человечество начинает браться за проблему управления окружающей средой своей планеты.

Перед научным сообществом стоит задача наблюдения (количественного определения), изучения (установления причинно-следственных связей) и предсказания изменений круговорота углерода в масштабах всей Земной системы, включая обратную связь с человеческим фактором. Это требует новых научных подходов и обобщений, которые преодолеют междисциплинарные барьеры и географические границы, и подчеркнут значение цикла углерода как неотъемлемой части совокупной системы углерод-климат-человек.

В настоящее время три международные исследовательские программы объединили свои усилия по координации исследований в этой области: Международная программа по Геосфере и Биосфере (IGBP), Международная программа по изучению роли человечества в глобальных изменениях окружающей среды (IHDP), и Программа по изучению Мирового климата (VVCRP). В результате появился Проект по Изучению Глобального Углерода (GCP). Этот отчет определяет схему научных исследований по проекту и стратегию его внедрения. Отчет предназначен для широкого круга научных организаций и государственных учреждений, включая различные области естественных и социальных наук, а также для политиков. Цель GCP состоит в том, чтобы прийти к комплексному, политически актуальному, описанию круговорота глобального углерода, которое охватывало бы природную и человеческую компоненты в их взаимодействии.

GCP будет осуществлять свой план исследований в сотрудничестве с национальными и международными программами по изучению углерода и финансирующими организациями, а также инициируя ограниченное количество новых исследовательских проектов повышенной сложности, и требующих междисциплинарных усилий, но которые можно завершить в течение 3-5 лет[19].

Список литературы

1. Андруз Дж., Бримблскумб П., ДжикелзТ., Лисе П. Введение в химию окружающей среды. – М: Мир, 1999. – 271 с.

2. Бареибаум АА. О поступлении космического углерода и его круговороте на Земле // Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. М.: ПИН РАН. 1998. Вып.З. С. 15-29.

3. Батенков В.А. Охрана биосферы. – Барнаул: Изд-во Алт. ун-та. 2002. – 193 с.

4. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. — М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. — 784 с.

5. Вейл П.Р., Митчем P.M., To.vncon С.Ш. Глобальные циклы относительных изменений уровня моря // Сейсмическая стратиграфия. М: Мир. 1982. Т.1. С.160-183.

6. Вернадский В. И., Очерки геохимии, 4 изд., М.— Свердловск, 1934.

7. Виноградов А. П. Введение в геохимию океана, М., 1967.

8. Громов Б.В. Удивительный мир архей // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 4. С. 23—26.

9. Карнаухов А.В. Роль биосферы в формировании климата земли. Парниковая катастрофа. // Биофизика, 2001, том 46, вып.6, с.1138-1149.

10. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода - М.: Физматлит, 2004. 336 с.

11. Коровин Н.В. Общая химия.- М.: Высшая школа, 2005.

12. Николайкин Н. И. Экология. – М.: Дрофа, 2003. — 624 с.

13. Салтыков А.В. Биоэкология: Учебное пособие. - Ульяновск: УлГТУ, 2000. - 88 с.

14. Степин Б.Д, Цветков А.А. Неорганическая химия.- М: Высшая школа, 1994.-612.

15. Tapкo A.M. Можем ли мы затормозить глобальное потепление? Россия в окружающем мире – М.: МНЭПУ. 2008. – 328 с.

16. Холин Ю. В. Гумусовые кислоты как главные природные комплексообразующие вещества // Научно-популярный журнал Университеты: наука и просвещение. 2001. No 4.

17. Чибисова Н.В., Долгань Е.К. Экологическая химия. – Калининград, 1998. – 113 с.

18. The Global Carbon Project A framework for Internationally Coordinated Research on the Global Carbon Cycle Based on Global Carbon Project (2003) Science Framework and Implementation. ESSP Report No. 1; Global Carbon Project Report No. 1, 69 pp, Canberra.

19. Vallee J.P. Metastudy of the spiral structure of our home Galaxy // Astrophys. J. 2002. V.566. №l.P.261-266.

[1] Николайкин Н. И. Экология. – М.: Дрофа, 2003. — 624 с.

[2] Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода - М.: Физматлит, 2004. 336 с.

[3] Tapкo A.M. Можем ли мы затормозить глобальное потепление? Россия в окружающем мире – М.: МНЭПУ. 2008. – 328 с.

[4] Вернадский В. И., Очерки геохимии, 4 изд., М.— Свердловск, 1934.

[5] Чибисова Н.В., Долгань Е.К. Экологическая химия. – Калининград, 1998. – 113 с.

[6] Салтыков А.В. Биоэкология: Учебное пособие. - Ульяновск: УлГТУ, 2000. - 88 с.

[7] Батенков В.А. Охрана биосферы. – Алт. ун-т, 2002. – 193 с.

[8] Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. — М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. — 784 с.

[9] Громов Б.В. Удивительный мир архей // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 4. С. 23—26.

[10] Холин Ю. В. Гумусовые кислоты как главные природные комплексообразующие вещества // Научно-популярный журнал Университеты: наука и просвещение. 2001. No 4.

[11] Карнаухов А.В. Роль биосферы в формировании климата земли. Парниковая катастрофа. // Биофизика, 2001, том 46, вып.6, с.1138-1149.

[12] Виноградов А. П. Введение в геохимию океана, М., 1967.

[13] Андруз Дж., Бримблскумб П., ДжикелзТ., Лисе П. Введение в химию окружающей среды. – М: Мир, 1999. – 271 с.

[14] Степин Б.Д, Цветков А.А. Неорганическая химия.- М: Высшая школа, 1994.-612.

[15] Коровин Н.В. Общая химия.- М.: Высшая школа, 2005.

[16] Vallee J.P. Metastudy of the spiral structure of our home Galaxy // Astrophys. J. 2002. V.566. №l.P.261-266.

[17] Бареибаум АА. О поступлении космического углерода и его круговороте на Земле // Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. М.: ПИН РАН. 1998. Вып.З. С. 15-29.

[18] Вейл П.Р., Митчем P.M., To.vncon С.Ш. Глобальные циклы относительных изменений уровня моря // Сейсмическая стратиграфия. М: Мир. 1982. Т.1. С.160-183.

[19] The Global Carbon Project A framework for Internationally Coordinated Research on the Global Carbon Cycle Based on Global Carbon Project (2003) Science Framework and Implementation. ESSP Report No. 1; Global Carbon Project Report No. 1, 69 pp, Canberra.

Дата добавления: 2015-07-13