Лекция № 3. Закон биогенной миграции атомов. Ноосфера

Решающим моментом в формировании биосферы явилось появление фотосинтеза - процесса, преобразующего энергию Солнца в органические вещества. Единственными объектами Земли, которые могут напрямую усваивать энергию Солнца и синтезировать органические вещества, являются организмы - фотосинтетики - зеленые растения и цианобактерии, в связи с чем именно они являются посредниками между биосферой и Космосом.

В. И. Вернадский первым понял глобальное значение фотосинтеза и его решающую роль в формировании современного состава атмосферы и биосферы в целом. До Вернадского фотосинтезу не придавали особого значения и считали его лишь одним из множества биологических процессов.

Результатами деятельности живых организмов в биосфере являются;

- имеющийся в настоящее время газовый состав атмосферы, поскольку почти весь атмосферный кислород является продуктом фотосинтеза; из кислорода в верхних слоях атмосферы образуется озоновый слой, защищающий организмы Земли от ультрафиолетовых (УФ) лучей Солнца;

- современный химический состав природных вод;

- почвенная оболочка Земли;

- залежи ископаемого топлива - нефти, газа, угля, которые являются неразложившимися остатками древних организмов;

- отложения осадочных пород - мел и биогенные известняки, являющиеся осевшими на дне океана скелетами морских организмов;

- залежи железных, серных, марганцевых руд, созданные бактериями - хемосинтетиками и др.

Между всеми формами вещества биосферы, ее косными телами и живыми существами непрерывно идет обмен веществом и энергией. Говоря словами Вернадского, живые организмы вовлекают косное вещество в биогеохимические круговороты, вызывают биогенную миграцию атомов (рисунок 3.1).

 

Поступление с атмосферными осадками

и вынесение грунтовыми водами

 

Поступление за счет выветривания

 

Рисунок 3.1 Биологические круговороты катионов в наземной экосистеме

 

Биогенная миграция атомов пронизывает всю биосферу, и именно она создает ее как материальное тело. Энергию для миграции атомов организмы получают из Космоса. В этом проявляется космическая, планетная роль живого вещества.

Областью наивысшей геохимической активности живого вещества является почва. Почвой называют поверхностные слои горных пород, измельченные и переработанные совместным действием климата и живых организмов. Образование почвы В. И. Вернадский считал важнейшим этапом эволюции биосферы.

Правильный, естественный ход, замкнутость и непрерывность биогеохимических круговоротов веществ являются главным фактором, определяющим устойчивость биосферы.

Закон биогенной миграции атомов В. И. Вернадского имеет важное теоретическое и практическое значение. Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (О₂, СО, Н₂ и т. д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое существовало на Земле в течение всей геологической истории. Согласно закону биогенной миграции атомов, понимание общих химических процессов, протекавших и протекающих на поверхности суши, в атмосфере и заселенных организмами глубинах литосферы и вод, а также геологических слоях, сложенных прошлой деятельностью организмов, невозможно без учета биотических факторов, в том числе эволюционных.