Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Процесс окисления восстановительной атмосферы продолжался долго, около 2 млрд. лет. Основным потребителем Ог являлись растворенные в водах древнего Океана в большом количестве ионы Ге2+. Растворимые соединения двухвалентного железа входили в состав минералов земной коры и включались в миграционные процессы вследствие выветривания и эрозии. Фактически ионы железа служили катализаторами окисления молекулярным кислородом веществ с выраженными восстановительными свойствами. Очевидно, формирование собственно аэробной атмосферы Земли началось, когда были окислены все содержащиеся в воде запасы веществ-восстановителей и скорость поступления в окружающую среду свободного кислорода превысила скорость восстановления ионов железа или других переходных металлов — катализаторов процессов окисления молекулярным кислородом. Произошло это около 2 млрд. лет назад, когда Земле исполнилось 26 "лет".
Содержание свободного кислорода в атмосфере постепенно нараста-ло. На^отяжешш 1,5 ш.рд. летобихагели З^Ги присшкабл™ к существованию в аэробной среде. Появление свободного кислорода в атмосфере Земли явилось факиром,' сшсобствукицин иояаленшо многоклеточных организмов. Обнаруженные в отложениях верхнего докембрия многие виды многоклеточных организмов, часть из которых существует и поныне, указывают, что произошло это около 700 млн. лет назад.
Рост содержания 02 в атмосфере жривел к возникновению озонового слоя, защищающего поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Это дало новое направление эволюции жизни: 400 млн. лет назад жизнь вышла на сушу, поверхность Земли в ее 42 "года" покрылась пышной растительностью, появились животные. Появление растительности ускорило процесс фотосинтеза, состав атмосферы вскоре достиг стационарного, современного уровня.
В результате процессов жизнедеятельности состав атмосферы оставался постоянным на протяжении многих миллионов лет. Тем самым в ходе эволюции на Земли возникла саморегулирующаяся химико-биологическая система (гомеоетаз), способная поддерживать благоприятные для существования жизни условия внешней среды. Согласно идее основоположника учения о биосфере В.й. Вернадского, "жизнь создает в окружающей ее среде условия, благоприятные для своего существования".
15
Биосфера (bios — жизнь, sfere — шар) представляет оболочку жизни планеты — область существования живого вещества.
В основе учения о биосфере лежит понимание диалектического единства, взаимосвязи и взаимообусловленности процессов, происходящих между минеральной, водной и газообразной оболочками Земли, всеобщими в них, или, как писал Вернадский, всюдности, живого вещества.
Живое вещество оказывает непрерывное воздействие на неживую природу, преобразуя и формируя облик планеты и создавая целостную динамическую систему.
Гипотеза о существовании глобального гомеостаза предполагает наличие в биосфере замкнутых механизмов биологического круговорота веществ и механизмов обратной связи, ответственных за достижение состояния устойчивого равновесия при изменении внешних условий. Выяснение этих механизмов позволило бы определить пределы устойчивости как всей биосферы в целом, так и отдельных экосистем. О том, что резервы устойчивости биосферы велики, свидетельствует такой эпизод из "жизни" Земли. Около 65 млн. лет назад Земля попала под метеоритный "ливень". В результате лесных пожаров резко возросла запыленность атмосферы, температура понизилась по меньшей мере на 10° С, был разрушен защитный озоновый слой. Конечно же со "сцены" жизни ушли многие представители животного мира, в частности навсегда исчезли динозавры, но постепенно прежнее тепловое и радиационное равновесие восстановилось. Земля оправилась от метеоритной "атаки", и жизнь вновь начала бурно развиваться.
Миллион лет назад в эволюции жизни на Земле произошло очередное "чудотворное" событие — появился человек, сознательно воздействующий на окружающую среду. Поначалу человек был лишь одним из звеньев экологической цепи, его сознание было направлено в основном на добычу пищи, спасение от хищных зверей, поиск источников тепла — всего того, что существует в природе без него, но может быть полезным и необходимым для человека. Лишь совсем недавно (всего 30 "секунд" назад по шкале Кэлдэра), после изобретения паровой машины, человек начал стремительно набирать индустриальную мощь.
§ 1.2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС
БИОСФЕРЫ
Современная биосфера адаптирована к существующему климату и его природным флуктуациям. При этом средние характеристики климата Земли, в частности ее среднегодовая температура, обладают удивительным постоянством: средняя температура поверхности Земли 16 составляет 15° С. Среднетемпературные флуктуации не превышают 10°С за 10б лет, ГС за 103 лет и составляют десятые доли градуса Цельсия за время порядка 100 лет (рис. 1). Из физики известно
^С
25
(соотношение Стефана — Больцмана, устанавливающее зависимость теплового излучения абсолютно черного тела от температуры), что изменение температуры на 0,1 К происходит при изменении потока излучения на 0,1%.
