Причины устойчивости биосферы

Уникальность нашей планеты состоит в том, что на ней существует жизнь, которая пронизывает не только водную и воздушную сферы, но и часть земной толщи. Что же позволяет жизни во всех ее формах и проявлениях быть достаточно устойчивой во времени и в пространстве? Чтобы ответить на этот сложный вопрос необходимо иметь ввиду, что жизнь в своей основе — явление скорее космическое, нежели земное. Результаты исследований последних лет показывают, что строение, эво­люция биосферы, ее устойчивость, предопределены происхождением са­мого Космоса, начальными условиями, существовавшими до современ­ного состояния Вселенной.

Магнитное поле Земли. Подсчитано, что каждую секунду на участок площадью в 1 м² через границу атмосферы из Космоса в направлении земной поверхности залетают более 10 тыс. заряженных частиц со скоро­стями, близкими к световой. Характеризуясь огромной энергией, косми­ческое излучение способно за относительно короткий срок разложить на ионы и электроны весь воздух атмосферы, следовательно, уничтожить жизнь на планете. Однако этого не происходит, поскольку Земля пред­ставляет собой своеобразный магнит, его силовые линии окружают зем­ной шар и образуют вокруг него магнитосферу, которая защищает живые организмы от "солнечного ветра". Но некоторые частицы солнечной плаз­мы с высокой энергией могут проникать сквозь магнитное поле и даже достигать биосферы.

Итак, магнитное поле Земли - фактор, без которого она не смогла бы зародиться в прошлом, не смогла бы сохраниться в настоящем. Но наря­ду с этими есть и другие факторы стабильности, порожденные самими живыми веществами биосферы.

Озоновый слой биосферы. Важнейшим фактором возникновения и раз­вития биосферы стало создание автотрофными организмами¹ кислородной сферы на стыке трех оболочек Земли: литосферы, гидросферы и атмо­сферы. С появлением такого активного химического элемента, как кисло­род в свободном, т. е. молекулярном состоянии, существенно изменились процессы минералообразования в поверхностных слоях геологической оболочки планеты, следовательно, резко изменились и все химические факторы существования живого вещества.

С другой стороны, наполнение атмосферы кислородом способствова­ло и появлению в ней озона. Образование озона в стратосфере связанно с реакцией фотодиссоциации поступающего туда молекулярного кисло­рода под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца с длиной волны менее 200 нм²:

O₂ —> O+O

Взаимодействие образовавшегося атмосферного кислорода с молеку­лой последнего в присутствии третьих частиц катализаторов ведет к об­разованию озона:

О + O₂ + М —> O₃ + М.

Основное количество озона сосредоточено в стратосфере на высотах 15-25 км (верхняя граница его распространяется до 45 км), где он обра­зует озоновый слой, или озоносферу. Основная масса озона образуется в экваториальной зоне и затем распространяется атмосферными движе­ниями к непосредственно полюсам Земли. У ее поверхности озон появ­ляется только во время грозовых разрядов.

В разных широтных зонах Земли слой озонового максимума распола­гается на высоте 25-28 км в тропиках, а в умеренных широтах - между этими уровнями. Общее количество озона оценивается в 3,3 млрд т, 85- 90% его находится в тропосфере.

Несмотря на крайне низкое количественное содержание, этот газ имел и продолжает иметь огромное экологобиологическое значение, т. к. слой озона практически полностью поглощает поток коротковолновых ультрафиолетовых (УФ) лучей солнца с длиной волны 200-280 нм и око­ло 90% ультрафиолетового излучения с длиной волны 280-320 нм. Таким образом, озоновый слой выступает защитным барьером от жесткого (ко­роче 280 нм) УФ-излучения, крайне опасного для всего живого на плане­те. При этом наблюдения и расчеты ученых выявили, что если общее содержание озона сократится всего лишь на 10-12%, то на каждый процент такого сокращения придется приблизительно 2%-е увеличение в выше­указанной полосе УФ-излучения.