Вопрос: Назовите важнейшие черты химического состава биосферы

Ответ:До сих пор определение химического состава биосферы представляется довольно сложной проблемой (Вернадский,1987). Существует ряд важнейших закономерностей, определяющих химический состав биосферы: как общие, присущие всем другим сферам, так и специфические. Среди них следует назвать преобладание четных ядер над нечетными (правило Оддо-Гаркинса), а также положение о том, что логарифмическая кривая Кларков является функцией заряда их атомов.

Кроме того, согласно теории Гольдшмидта, наиболее значительная роль в биосфере в силу ее расположения в пределах верхних оболочек принадлежит литофильным и атмофильным элементам, в сравнении с сидерофильными.

Среди специфических закономерностей следует назвать обогащенность биосферы элементами, которые присущи живым организмам. В зарубежных работах подчеркивается, что биосфера карбоксилирована и гидратирована в химическом смысле слова. Ранее также отмечалось, что в химическом составе растений (согласно Тиссену,1954),а они, как правило, чаще всего преобладают в биосфере накапливаются те элементы, которые активно участвуют в построении первичных минералов. Согласно этим эмпирическим сопоставлениям показано, что в основном это элементы до 30 номера (цинка).

Несомненно, что химический состав биосферы каждый раз будет обусловлен подходом при определении ее границ. На суше, при формальном выделении границ, химический состав биосферы будет определяться характером отложений при минимальном вкладе живого вещества. При отождествлении биосферы и живого вещества (в этом случае, как правило, речь идет о растительности) состав биосферы будет целиком зависеть от набора основных эдификаторов, входящих в состав растительного покрова и слагающих данные участки биосферы. В частности за рубежом, исследователи, в частности, прямо пишут о том, что химический состав биосферы рассчитывается на основе использования химического состава растительности. Конечно, растительность один из важнейших компонентов в биосфере, но представляет только наземную часть биосферы. При таком подходе не учитывается биомасса водоемов, включая океан, а также другие виды наземных и водных животных.

Использование функционального подхода при расчете состава биосферы, несомненно, перспективно, при таком расчете особенно будет велик вклад биофильных элементов. Вопрос о химическом составе биосферы может быть решен следующим образом. Следуя положению В.И. Вернадского о том, что большая часть биосферы составляет совокупность живого вещества, биогенного и биокосного, этот комплекс и следует принять за основу при расчете химического состава биосферы. Кроме того, сюда следует отнести и все случаи биогенного минералообразования, например некоторых осадочных пород. При таком подходе резкого преобладания в химическом составе элементов, содержащихся в изверженных и метаморфических породах, не будет и пространственная дифференциация биосферы по химическому составу окажется более существенна.

Таким образом, представляется наиболее реальным рассчитывать средневзвешенный химический состав таких ведущих компонентов биосферы, как живого, биогенного и биокосного вещества, тем более что это может быть сделано наиболее точно по сравнению с другими подходами. Но даже при структурном подходе совершенно очевидно, что при высокой мозаичности биосферы, обусловленной строением земной коры, почв, распространенностью осадочных пород, газа и нефти, а также активностью живых организмов, химический состав биосферы пространственно будет довольно строго различаться. Использование функционального подхода при расчете химического состава биосферы, уже на уровне концептуально-балансовых и математических моделей явно приведет к увеличению вклада биофильных элементов.

Можно сформулировать несколько положений относительно химического состава биосферы. Первое из них сводится к тому, что чем меньше вертикальная мощность рыхлых отложений, чем ближе к поверхности лежат изверженные породы, тем ближе будет состав биосферы к средневзвешенному составу живого, биогенного и биокосного вещества. Таким примером являются участки биосферы с распространением лесных экосистем на изверженных породах. Вертикальная протяженность биосферы может быть ограничена и уровнем залегания многолетнемерзлых пород.

Второе положение заключается в том, что в наибольшей степени вещество биосферы будет карбоксилировано и гидратировано в химическом смысле слова, например на территориях, с широким распространением торфов и гидроморфных ландшафтов. В этом отношении особым примером является Западная Сибирь.

Третье положение говорит о том, что в отдельных регионах распространение специфических биокосных или биогенных тел природы может оказать существенное влияние на региональный химический состав биосферы. Такая ситуация, вероятно, будет характерна для регионов с близким расположением к поверхности нефти, каменного угля, осадочных пород, или районов со специфическими видами сапропелей.

Следовательно, решение проблемы химического состава биосферы самым тесным образом связано с концептуальным подходом, прежде всего к границам биосферы.

Вопрос: Назовите важнейшие последствия функционирования биосферы.

Ответ: Важнейшие последствия функционирования биосферы в самом общем виде можно свести к следующим положениям:

1. Повысилась информативность системы (усложнилось разнообразие).

2.Изменился состав осадочных пород. Согласно Энгелю в составе пород увеличилась доля окисных соединений, калия, кальция.

3. Увеличилась энергия в глинистых минералах (если исходить из гипотезы их синтеза, а не их наследования). В гумидном климате синтез их весьма проблематичен согласно работами Т.А.Соколовой.

4. Из круговорота было выведено громадное количество углерода, что привело к современному составу углерода..

5. Круговорот из абиотического стал биогеохимическим.

6. Появился новый компонент в классе биокосных тел природы — почва.

7.Сформировалась резко окислительная и резко восстановительная среды.

8.Химические элементы стали многократно использоваться, что соответствует принципу бережливости Бэра, который говорит о том, что элемент, попав однажды в поле воздействия живых организмов, далеко не сразу покидает эту сферу.