Файл: Войткевич, Г. В. Происхождение и химическая эволюция Земли.pdf

В отношении устойчивости своего состава земная ат­ мосфера может быть подразделена на нижнюю однородную зону, и л и гомосферу, и верхнюю обширную неоднородную зону, или гетеросферу. Граница между ними находится

сов, связанных с ионизацией газов и образованием сво­ бодных атомов за счет диссоциации молекул под влиянием радиации Солнца. В гетеросфере с высотой увеличивается содержание легких газов (Н, Н 2 ) .

Под действием ионизирующего излучения Солнца на определенной высоте происходит диссоциация и рекомби­ нация молекул кислорода, в результате чего образуется трехатомный озои 0 3 . В пределах 10—100 км возникает много молекул озона, максимальная концентрация кото­ рого наблюдается на высоте около 20 км. Образование озона приводит к поглощению большей части ультрафио­ летовой радиации Солнца, у поверхности Земли достигаю­ щей минимального значения, что обеспечивает существо­ вание организмов в целом, так как ультрафиолетовая ра­ диация является д л я них губительной.

Однако, к а к мы у ж е отмечали, состав современной ат­ мосферы отличается от состава вулканических газов, за счет которых она возникла в далеком геологическом прош­ лом Земли. Х о т я при этом мы можем выделить, несомненно, общие химические элементы. Основная причина этого раз ­ личия заключается в том, что эволюция земной атмосферы в течение геологического времени проходила под влиянием развития жизни . Действительно, любой живой организм состоит из углерода, кислорода, водорода и азота, т. е. тех основных химических элементов, из которых сложены вод­ н а я и воздушная оболочки планеты. Поэтому естественно, что в процессе своего роста, питания и д ы х а н и я все живые организмы Земли пропускают огромные количества газо­ вых и водных компонентов и воздействуют на установле­ ние новых химических равновесий, появление новых со­ стояний вещества в атмосфере и гидросфере. Поэтому химическую эволюцию атмосферы и гидросферы совер­ шенно невозможно изучить без учета химической деятель­

116

Ж и з н ь на Земле является самым выдающимся процес­ сом, поглощающим живительную энергию Солнца и вво­

большую древность жизни на Земле вообще. Ранние следы ее документально установлены в толщах осадочных пород, возраст которых превышает 3,5 млрд. лет.

Пространство Земли, занятое живыми организмами в любой концентрации, называется биосферой. Иными словами, биосфера есть часть пространства, охваченного жизнью с ее активным химическим проявлением. Опре­ деление биосферы как геологической оболочки Земли было впервые дано выдающимся австрийским геологом Г. Зюссом в 1875 г. Современное представление о биосфере с точки зрения геохимии сложилось благодаря классическим ра­ ботам В . И. Вернадского.

Количество живых организмов Земли (биомасса) обра­ зует в общем единое целое — живое вещество планеты. Соб­ ственно биосфера представляет сферическое пространство

бактерий на кубометр воздуха до мощных тропических ле­ сов экваториальной зоны и следов жизни в пучинах Миро­ вого океана. По своим требованиям к условиям внешней среды организмы могут расселяться в различных верхних оболочках Земли. Поэтому р е а л ь н а я современная биосфера включает в себя всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы (ниже озонового экрана) .

В древних метаморфических и гранитных породах у по­ дошвы современной земной коры мы находим косвенные признаки былого существования живого (графитовые и другие образования). В связи с этим следует отметить вы­ сказывание В . И. Вернадского о том, что гранитная обо­ лочка планеты есть область былых биосфер. Отсюда сле­ дует, что в далеком прошлом значительная часть мате­ риала, превратившаяся в граниты, находилась в пределах биосферы Земли.

Живое вещество Земли по своей массе составляет ничтожную долю по сравнению с любой из рассмотренных выше верхних оболочек нашей планеты. Едва ли количе­ ство его превышает Ѵ 3 0 0 часть массы земной атмосферы. Н о по своему активному воздействию на о к р у ж а ю щ у ю

среду оно стоит на первом месте и качественно резко от­ личается от всех других оболочек, так же как ж и в а я ма­ терия отличается от мертвой.

Основу живого вещества нашей планеты составляют соединения углерода, способного создавать бесчисленное множество органических соединений. П р и их образовании углерод в первую очередь соединяется с водородом, кисло­

руживается большое сходство (за исключением инертных газов). Т а к и м образом, живое вещество нашей планеты, не­

и строящих сложные соединения в своем теле из С, О, I i , N и др. Этот процесс естественного построения органических веществ называется фотосинтезом. Он лежит в основе всего живого на Земле, поскольку растения являются пищей для животных и косвенно связаны со всеми формами жизни

вбиосфере.

Впланетарных масштабах фотосинтез представляет со­ бой мощный процесс, вовлекающий в годовой круговорот огромные массы вещества Земли и определяющий высокий, кислородный потенциал ее биосферы. Основные части ж и ­

вого вещества С, О, PI, N я в л я ю т с я в то ж е время основ­ ными компонентами атмосферы и гидросферы Земли,

118

Т а к им способом за счет поглощения углекислоты и воды синтезируется органическое вещество СН 2 0 и выделяется

белки. В целом весь процесс фотосинтеза носит довольно сложный характер .

Фотосинтез нроисходит на большей части поверхности

входящие в состав планктона . По последним оценкам,

около 500 млрд. т веществ ежегодно потребляется фотосин­ тезом зеленых растений, что на два порядка превышает сумму растворенных веществ, ежегодно выносимых всеми реками в океан и примерно в 30 раз превышает общее ко ­

9* 119