Глава 3. Значение и роль биосферы в развитии географической оболочки

3.1. Своеобразие жизни в компонентных оболочках

Рассеивание вещества биострома распространяется на значи­тельную часть толщи географической оболочки, а в атмосфере да­же выходит за ее пределы. Жизнеспособные организмы обнаруже­ны на высоте более 80 км. В атмосфере нет автономной жизни, но воздушная тропосфера — транспортер, переносчик на огромное расстояние семян и спор растений, микроорганизмов, среда, в кото­рой проводят значительную часть жизни многие насекомые и пти­цы. Рассеивание водно-поверхностного биострома распространяет­ся на всю толщу океанических вод вплоть до донной пленки жизни. С нарас­танием глубины биомасса и численность планктона быстро умень­шаются. В батипелагиали в самых продуктивных районах океана биомасса не превышает 20—30 мг/м³ — это в сотни раз меньше, чем в соответствующих районах на поверхности океана. Глубже 3000 м, в абиссопелагиали, биомасса и численность планктона исключи­тельно низкие.

В отличие от Мирового океана повсеместное, фронтальное рас­сеивание вещества биострома в земной коре ограничивается сравни­тельно тонким слоем — почвой и корой выветривания. Кора выветривания - совокупный продукт воздействия на горные породы не только воды и воздуха, но и биострома. Глубже ее проникновение живого вещества совершается выборочно в зависимости от состава горных пород, особенно их трещиноватости и наличия или отсутст­вия свободной и капиллярной воды. В США, в штате Алабама, при бурении колодца на глубине около 400 м была обнаружена сала­мандра. В Поволжье и Западной Сибири при глубоком бурении активная анаэробная микрофлора найдена глуб­же 1—3 км.

По В. И. Вернадскому, нижний предел жизни в земной коре оп­ределяется температурой 100°С, достигаемой на глубине 2,5 - 3,5 км, глубже 3 км от земной поверхности живые существа в их совре­менном виде существовать не могут. Эти представления о границах жизни в земной коре устаревшие. В конце 70-х годов была открыта новая группа микроорганизмов —архебактерии. Среди них есть аэробы и очень строгие анаэробы (по­гибающие даже в присутствии следов кислорода); автотрофы, синтезирующие компоненты клеток из источников углерода, азота, серы, и гетеротрофы, развивающиеся только за счет готовых орга­нических соединений; мезофилы и экстремальные термофилы с оптимальной температурой развития от 85 до 105°С. По-видимому, к архебактериям принадлежат микроорганиз­мы, обитающие на дне океанов в «черных гейзерах» на глубине 2500—2600 м при температуре 250—300°С. Источником питания этих удивительных организмов служит сера.

3.2. Этапы развития географической оболочки под влиянием биоценозов

Географическая оболочка прошла долгий и сложный путь развития. Возраст Земли определяется в 4,5—4,6 млрд. лет. О первом догеологическом этапе развития Земли (4,6— 4,0 млрд. лет) известно мало. В догеологическом этапе в атмосфере было много азота, больше, чем сейчас, водорода и совсем отсутствовал кисло­род. В это время не существовало ни водной оболочки, ни биострома; следовательно, нет оснований говорить и о геогра­фической оболочке. Сформировавшаяся позже географическая оболочка Земли прошла в своем развитии три качественно различных этапа: добиогенный, биогенный, антропогенный.

Добиогенный этап (4 млрд. — 570 млн. лет) охватывает по вре­мени большую часть геологической истории Земли - катархей, архей и протерозой. В этот период происходил процесс наращивания и усложнения земной коры. Существовала гидросфера, но объем воды в ней был меньше, чем сейчас, а из океанов (и то лишь к концу раннего протерозоя) оформился один Тихий океан. Вода первичного океана была соле­ной, в водах древнего океана преобладание натрия над калием было еще большим, чем сейчас, больше было и ионов маг­ния, что связано с составом первичной земной коры, продукты вы­ветривания которой сносились в океан.

Жизнь, скорее всего, существовала с самого начала добиогенного этапа. Остатки простейших организмов микрофоссилий – бактерио- подобных тел - обнаружены в породах, возраст которых 3,5 - 3,6 млрд. лет. С момента зарож­дения и до самого конца протерозоя, простейшие организмы не играли ведущей роли в развитии географической оболочки.. Что касается атмосфе­ры, то она содержала очень мало свободного кислорода, озоновый экран отсутствовал и живые организмы, по-видимому, не могли существовать за пределами океана.

Биогенный этап (570 млн. — 40 тыс. лет). Сравнительно богатый назем­ный биостром девона говорит о возникновении к тому времени озонового экрана . Располагаясь в стратосфере, на высоте 20— 25 км, озоновый экран поглощал коротковолновую часть ультра­фиолетовой солнечной радиации, губительной для органической жизни. Он создан жизнью для того, чтобы защитить жизнь, дать ей новые, почти неограниченные возможности для развития на на­шей Земле. И уже в следующем геологическом периоде — каменно­угольном суша одевается влажными густыми лесами высокой биологической продуктивности из древовидных папоротников, ги­гантских плаунов и хвощей. Это прямое доказательство высокого, близкого к современному содержания кислорода в атмосфере.

Возрастание массы кислорода в атмосфере характеризовалось неоднократными подъемами и спадами. Слабый максимум его наблюдался в среднем и позднем ордовике, более заметный максимум — в раннем карбо­не и, наконец, самый высокий и продолжительный максимум имел место на протяжении большей части юрского и всего мелового пе­риодов. Во время подъемов количество атмосферного кислорода в несколько раз превосходило таковое в эпохи спада.

Причин нарастающих волноподобных подъемов и спада количества кислорода в атмосфере много, но главная - колебания в мас­штабности процесса фотосинтеза, вызванные изменениями количе­ства оксида углерода в атмосфере, влажности климата и условий захоронения органического углерода. Одновременно с появлением наземного биострома стали форми­роваться почвы в нашем современном представлении.

Антропогенный этап (40 тыс. лет назад). Характеризуется тем, что человек начинает активно влиять на разные части географической оболочки. Поэтому именно от человека зависит, будет ли она существовать вообще, так как человек на Земле не может жить и развиваться изолированно от нее.