Евгений Никитин - Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

Кроме газов, атмосфера передает водной оболочке твердое вещество, попадающее в воздушные слои в результате ветровой эрозии почв, а также деятельности человека. Особенно в значительном количестве эоловая взвесь поднимается с земли во время пыльных бурь, которые могут приводить к колоссальному перемещению материала воздушным путем.

Наиболее ощутимо поступление эоловой взвеси в водоемы в засушливых районах. По данным А.П. Лисицына (1978), в аридных зонах северной части Тихого океана вклад привнесенного ветром вещества в формирование донных океанических осадков составляет: кремния, алюминия, кобальта, марганца — 2-20 %, железа и рубидия — 10–60 %, а хрома, меди, цинка, мышьяка — 60-100 %. О масштабах переноса над океаном твердого материала воздушными потоками говорит такой факт: в 1903 г. на территории Англии выпало 10 млн т красной пыли, перенесенной из Северо-Западной Африки. Движение этой пыли сопровождалось значительными выпадениями ее непосредственно на водную поверхность океана.

К числу несомненно важнейших функций атмосферы следует отнести передачу ею водной оболочке частично измененной солнечной радиации. Поглощенная гидросферой энергия нашего светила оказывается главным движителем многообразных процессов: динамики океанических масс, испарения, обеспечения жизнедеятельности водных организмов и др.

Педосферные и литосферные функции воздушной оболочки также весьма представительны. Атмосфера оказывается главным регулятором водно-теплового режима почв, является фактором физического выветривания и измельчения горных пород и их преобразования. Достойно пристального внимания и то, что атмосфера служит важным источником вещества для формирования почв, пород, полезных ископаемых. Достаточно сказать, что главнейший компонент почвенного гумуса — это углерод воздуха, усвоенный вначале растениями. Углерод атмосферы активно включается также в формирование ряда геологических пород и полезных ископаемых (карбонатные отложения, торф, каменный уголь, нефть и др.).

Следует особо отметить, что интенсивная хозяйственная деятельность во многом изменила педосферные и литосферные функции воздушной оболочки. Так, в связи со сведением естественного растительного покрова, с распашкой земель и осушением болот на огромных площадях все меньше остается почв и ландшафтов, аккумулирующих атмосферный углерод. В результате этого атмосфера все менее эффективно выполняет привычную для нее роль поставщика углерода для гумусообразования, торфообразования, формирования биомассы лесов. Не отданный вовремя углерод начинает накапливаться в воздушной оболочке, что усугубляется поступлением в нее углекислого и угарного газов в результате сжигания человеком созданных планетой горючих ископаемых.

Биологические и ноосферные функции атмосферы. Мы слились с воздушной оболочкой, ее окружение для нас естественно и логично. Особенно велика значимость атмосферы для высших форм жизни. Так, человек без воздуха может обходиться в тысячи раз меньше времени, чем без воды и пищи.

Одновременно атмосфера является энергетическим источником частично преобразованной солнечной радиации и поставщиком строительного материала для живых организмов в виде углерода, кислорода, водорода, азота и т. д. Тело человека по вещественному составу, по данным В.И. Вернадского (1987), на 65 % состоит из кислорода, на 18 % из углерода, на 10 % из водорода, на 2,5 % из азота. На остальные элементы (а их несколько десятков — Р, К, Na, Cl, S, Fe, Mg и др.) приходятся доли процента, лишь содержание кальция составляет 1,4 %.

Кроме того, атмосфера выполняет важнейшую роль защитного экрана от «жесткого» космического излучения. Эту функцию берет на себя прежде всего озоновый экран, расположенный в стратосфере на высоте 20–40 км. Формируется он вследствие поглощения молекулами 02 солнечного излучения и перехода их в возбужденное состояние при тройных соударениях, в результате чего образуется озон — O3. Но общая масса озона очень мала. Если весь рассредоточенный в стратосфере озон собрать воедино, то из него можно образовать вокруг Земли только небольшую сплошную озоновую пленку (приведенный слой) толщиной лишь около 0,3 см.

Концентрация озона зависит от общего содержания в атмосфере кислорода и газообразных примесей, способных проникать в стратосферу и вступать в реакции с озоном, в ходе которых он расходуется. Особое беспокойство вызывают периодически появляющиеся «дыры» в озоновом экране над Арктикой и Антарктикой.

Полагают, что наибольший вред озоновому слою наносят газы группы фреонов, широко применяемые во многих холодильных установках. Значительную опасность представляет и закись азота (N2O), в изобилии попадающая в атмосферу при нерациональном использовании азотных удобрений. При существующих способах внесения азот удобрений усваивается растениями лишь на 15–25 %, все остальное уходит в почву, попадает в гидросферу и воздушную оболочку.

Так что техногенный этап в развитии общества вызвал деградацию не только непосредственно окружающей нас среды, но и воздушных слоев, отстоящих от поверхности Земли на десятки километров. Понятно, с какой тревогой должны мы относиться к дальнейшему загрязнению воздушного океана. Прекратить этот губительный процесс, не дать разрушить важнейшие экологические функции атмосферы — одна из главнейших задач нынешнего дня. Нельзя ни на минуту забывать, что жизнь в современных ее высокоорганизованных формах сложилась в кислородной атмосфере, т. е. в воздушной оболочке сегодняшнего типа, история развития которой во многом предопределила характер биологической эволюции Земли.

В заключение отметим общепланетарные функции атмосферы, которая является пограничной зоной между космическим пространством и планетой и обеспечивает обмен веществом и энергией между ними, снабжает другие геосферы многими соединениями и частично трансформированной солнечной радиацией, является фактором смены геологических эпох (бескислородная, малокислородная и кислородная эпохи, ледниковый период, межледниковый и др.).

Заканчивая раздел о назначении воздушного океана, подчеркнем, что рассмотрение функций атмосферы, как и описанных выше функций водной оболочки, приводит к неизбежному главному выводу: Земля в целом по типу связей составляющих ее компонентов — единый организм. Действительно, каждое звено биосферы прямо или косвенно завязано со всеми другими звеньями и благополучно существовать без них не может.

Фундамент биосферы

Обрисуем экологическую роль литосферы и ее значение в жизни других приповерхностных сфер Земли. Под таким углом зрения каменная оболочка планеты изучена явно недостаточно, поскольку интерес к ней был. в основном практический: добыть как можно больше разнообразных полезных ископаемых, мало заботясь о том, что в конце концов с ними станется и что будет с окружающей средой в результате нещадной эксплуатации земных недр. И в этом человек основательно преуспел, внушительный результат — многие и многие миллиарды тонн ежегодно копаемого, добываемого, перевозимого вещества литосферы. Ведь в расчете на одного жителя Земли это составляет около 30 т в год.

Естественно, что такие масштабы горной добычи не остались бесследны для биосферы, особенно для ее почвенного покрова. И что весьма симптоматично, все более тяжелая болезнь распространяется на саму геологическую среду. Об этом говорят известные отечественные и зарубежные ученые, об этом свидетельствуют и конкретные исследования, например разработки С.В. Николаева (1989 г.) по выделению ценных геологических объектов и их экстренной защите от дальнейшей эксплуатации. В связи со сказанным становится ясным, насколько важно уяснение экологических функций литосферы. Дадим им самую общую характеристику (детальное освещение — дело будущего).

При взаимодействии с водной оболочкой литосфера выполняет весьма ответственные гидрологические функции. Она является источником и приемником воды глобальных влагооборотов, фактором передвижения текучих вод, с одной стороны, поглощает свободную воду с помощью вторичных минералов, а с другой — опять ее высвобождает в ходе метаморфизации рыхлых отложений. Значимость гидрологических функций литосферы удобнее всего показать на примере ее влияния на движение текучих вод. Возьмем речную сеть Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. Мало кто из нас задумывается над тем, что сам рисунок гидрографической сети, а вместе с ним и ландшафтные особенности этих регионов в значительной или решающей степени предопределены строением и динамикой земной коры в пределах данных территорий.

Известно, что Западная Сибирь — это край болот и озер, которых здесь больше, чем в аналогичных широтах Европейской территории страны.