Формирование биокосного вещества биосферы

Формирование биокосного вещества биосферы

Между живой и неживой природой нет резкой границы. На их стыке возникают особые тела, в которых вещество организмов и косная материя слиты в единое целое. Воздух, вода, почва - всё это результат долгого сотрудничества жизни и геологических процессов. Такие тела учёные называют биокосным веществом, и без них биосфера в привычном виде была бы невозможна.

Биокосное вещество в структуре биосферы

Одной из основных составляющих биосферы служит биокосное вещество. Оно образуется при совместном участии живых организмов и геологических процессов, причём ведущая роль принадлежит именно живому веществу.

К биокосному веществу относят каустобиолиты (горючие минеральные ресурсы), все воды биосферы, приземный слой атмосферы, почвенный покров, коры выветривания и другие тела. В. И. Вернадский подчёркивал, что биокосное вещество представляет собой систему динамического равновесия живого и косного вещества.

К нему относятся почвы, природные воды, приземный слой атмосферы, коры выветривания и каустобиолиты.

По происхождению биокосное вещество можно разделить на две группы: образованное отходами жизнедеятельности организмов и сформировавшееся из останков самих организмов. К первой группе относится, например, атмосферный воздух. Хотя для всех составляющих его газов известны способы абиогенного образования, протекают они, как правило, слабо. Зато газы атмосферы постоянно обновляются в ходе круговорота веществ.

В глобальном плане живое вещество не способно заметно накапливать эти газы - исключение составляют случаи, когда часть вещества надолго выводится из круговорота. Так, при разложении растительного опада и в процессе обмена консументов-хлорофитофагов потребляется ровно столько же кислорода, сколько его выделили при фотосинтезе зелёные растения. И наоборот: углекислый газ, выделившийся при минерализации и диссимиляции, в том же объёме поглощается растениями при фотосинтезе.

При этом элементы переходят из живого вещества в неживое и обратно настолько часто, что основную массу нынешнего атмосферного кислорода и углекислого газа можно считать биогенной: их атомы многократно проходили через живое вещество. В меньшей степени это касается азота.

Геолого-биологические процессы и атмосфера

Деятельность живых организмов в сочетании с геологическими процессами способна надолго выводить из круговорота огромные массы элементов. Например, в виде ископаемых каустобиолитов - угля, нефти, природного газа - углерод может консервироваться на сотни миллионов лет. Это меняет газовый состав атмосферы и гидросферы: концентрация углекислого газа снижается, а кислорода растёт. Сегодня под воздействием человека законсервированный углерод снова поступает в атмосферу в виде техногенных оксидов.

Велика роль живых организмов и в формировании минерализации воды. Начиная с кембрийского периода палеозоя организмы со скелетами извлекают для их построения нужные вещества из окружающей среды. А обладающие раковинками простейшие и водоросли занимались этим ещё на сотни миллионов лет раньше. После гибели организмов их скелеты образовывали целые залежи биогенных осадков - коралловый, фораминиферовый (нуммулитовый) и другие виды органогенного известняка, диатомит и прочее. Тем самым из воды выводились карбонаты кальция, оксид кремния и, в меньшей степени, другие соединения.

Не менее значима почвообразующая роль живых организмов. Содержание гумуса в разных типах почв колеблется от единиц до первых десятков процентов. Помимо обеспечения плодородия, гумусовые вещества заметно влияют на химико-механические свойства почвы. Они во многом определяют, как мигрируют в почве химические элементы, и усиливают её коллоидные свойства. По влиянию 1 % гумуса примерно соответствует 1,5 % глинистых частиц: при гумусированности чуть более 10 % почва по физико-механическим качествам напоминает чистую глину, даже если исходной породой был, к примеру, песок.

Почвообразование, идущее при непосредственном участии живого вещества, протекает крайне медленно. Даже смена типа почвы после искусственной замены растительности растягивается на сотни лет. А формирование почвы «с нуля», на абиогенном субстрате, занимает на порядки больше времени - тысячи и десятки тысяч лет. Поэтому плодородный слой стоит рассматривать как практически невозобновимый в человеческих масштабах ресурс.