7.5. Биотическая регуляция окружающей среды и поток энергии в биосфере

Живое вещество, по В.И.Вернадскому, - это совокупность существующих или существовавших живых организмов, являющихся мощным геологическим фактором. Живое вещество как биогеохимический фактор, характеризуется элементарным химическим составом, массой и энергией. Живое вещество аккумулирует энергию космоса и трансформирует ее в энергию земных процессов. Через живое вещество в процессе эволюции биосферы многократно прошли атомы почти всех химических элементов.

Выдающийся индийский философ Р.Тагор, имея в виду всеобщую связь веществ и явлений в природе, образно писал: «Рождение и смерть листьев – это быстрые вращения того водоворота, чьи круги медленно движутся среди звезд».

Академик В.И.Вернадский отмечал, что «Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и технически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей».

Живое вещество представлено совокупностью живых организмов, существующих в данный момент времени, и численно выражено в элементарном химическом составе, в весе, энергии. Оно связано с окружающей средой биогенным потоком атомов: своим дыханием, питанием и размножением.

Главная особенность биосферы, по мнению В.И.Вернадского, - это биогенная миграция атомов химических элементов, вызываемая лучистой энергией Солнца и проявляющаяся в процессе обмена веществ, роста и размножения организмов.

Таким образом, по современным представлениям, биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с ними.

Поток солнечной энергии – единственный источник энергии для биосферы, определяющий продуцирование живой материи.

Мощность потока солнечного излучения, достигающего пределов земной атмосферы, составляет 1360 Вт/м². Эта величина называется солнечной постоянной. На единицу площади всей поверхности атмосферы в среднем приходится ¼ часть солнечной постоянной. Часть поступившей энергии Солнца отражается в космическое пространство, а другая часть поглощается толщей атмосферы и идет на ее нагревание. Итоговый радиационный баланс прихода солнечной энергии к поверхности Земли равен от 15 Вт/м² в субполярных широтах до 120 Вт/м² в тропиках.

Около 50% приходящей солнечной радиации используется на испарение воды; 44 % - на нагрев воздуха, воды, земли, конвективные процессы в атмосфере и гидросфере (ветры, течения); 5% идет на образование озона; 1% поглощается растениями в процессе фотосинтеза.

Диапазон плотности светового потока (освещенности), в пределах которого разные виды растений могут осуществлять фотосинтез, составляет от 5 до 350 Вт/м², а длина волн фотосинтетически активной радиации (ФАР) – от 370 до 720 нм.

В экосистемах солнечная энергия поглощается и трансформируется по трофическим (пищевым) цепям в соответствии с законами термодинамики и правилом 10% экологической пирамиды энергий Линдемана.