Устойчивость биосферы, эволюция
Устойчивость биосферы, то есть ее способность возвращаться в исходное состояние после любых возмущающих воздействий, очень велика. Биосфера существует уже около 3,8 миллиарда лет (Солнце и планеты - около 4,6миллиарда), и за это время ее эволюция не прерывалась. Это следует из того, что все живые организмы, от вирусов до человека, имеют один и тот же генетический код, записанный в молекуле ДНК, а их белки построены из 20 аминокислот, одинаковых у всех организмов. И как бы ни были велики возмущающие воздействия, а некоторые из них можно отнести к разряду глобальных катастроф, приводивших к исчезновению многих видов, в биосфере всегда находились внутренние резервы для восстановления и дальнейшего развития. Только за последние 570 миллионов лет отмечено шесть крупных катастроф. В результате одной из них число семейств морских животных уменьшилось более чем на 40 процентов. Крупнейшая катастрофа на границе пермского и триасового периодов (240 миллионов лет назад) привела к вымиранию около 70 процентов видов, а катастрофа на границе мелового и третичного периодов (67 миллионов лет назад) - к вымиранию почти половины видов (тогда-то и вымерли динозавры). Причины таких катаклизмов могли быть различны: похолодание климата, большие вулканические извержения с обширными излияниями лавы (похолодание климата тоже могло быть следствием извержений), отступления океана, удары крупных метеоритов - биота все равно развивалась, приспосабливаясь к окружающей среде и одновременно оказывая на последнюю мощное преобразующее влияние. Образование атмосферного кислорода и увеличение его концентрации, кстати, тоже оказалось катастрофичным для некоторых видов - они вымерли, в то же время развитие других видов ускорилось. Вулканизм оказывал заметное влияние на все этапы эволюции биосферы, и если в начале он создавал условия для возникновения жизни, то на более поздних этапах выступал, как причина глобальных катастроф и как важное составное звено в круговороте веществ в атмосфере, являющейся частью биосферы. Сейчас мы наблюдаем сравнительно мало вулканов, тем более действующих, но по разным гипотезам были времена, когда после подвижки материковых литосферных или удара крупного метеорита, гигантские площади земной поверхности превращались в вулканы. Они выбрасывали сотни и тысячи тонн пыли, которая рассеивалась в атмосфере и на многие годы закрывала Солнце. Тепловой баланс на поверхности Земли зависит от количества солнечной радиации, приходящей на Землю. Так как Солнце более или менее стабильно, то важно состояние атмосферы и главным образом коэффициент отражения или альбедо. Частицы пыли рассеянные в атмосфере отражают Солнечные лучи и в некоторые времена из-за пыли выбрасываемой вулканами количество солнечной радиации приходящейся на Землю могло уменьшаться в два раза. Ежегодно на Землю падает 1.34*10 21 ккал солнечной энергии, при этом атмосферой поглощается 2*10 20 ккал, океанами и морями - 4.2* 1020 ккал, преобразуется путем фотосинтеза - (3-6) 10 17 ккал. Однако лишь небольшая часть этой энергии используется сегодня человечеством - 8*10 15 ккал в виде топлива, древесных и других материалов растительного происхождения и 4*10 15 ккал в виде пищевых продуктов, обеспечивающих энергетические потребности человеческого организма.. Таким образом, эта энергия используется в виде пищи и топлива, частично накапливается в отмирающем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние. Так образовались залежи нефти, угля, природного газа. В результате жизнедеятельности живого вещества была преобразована первичная среда планеты. Атмосфера стала кислородной, изменился состав гидросферы, образовался покров осадочных пород, появился плодородный почвенный слой. Биота прошла огромный путь эволюции от простейших организмов до животных и растений и достигла видового разнообразия, которое исследователи оценивают как 2-10 миллионов видов животных, растений и микроорганизмов, каждый из которых занял свою экологическую нишу. Состояние биосферы определяется в основном физико-химическими характеристиками окружающей среды. Основная климатическая характеристика - температура у поверхности Земли - изменялась за время эволюции биоты относительно мало: при современном значении средней глобальной температуры 15оС изменения, с учетом даже ледниковых периодов, не превышали 10-20о. За 4 миллиарда лет концентрация СО2 в атмосфере уменьшилась в 100-1000 раз, из-за ослабления вулканизма, в результате расхода радиоактивных элементов в недрах Земли, что отрицательно повлияло на питание растений. В то же время накопление кислорода в атмосфере резко ускорило развитие биоты, но не было на пользу тем самым анаэробным (бескислородным) организмам, в результате жизнедеятельности которых появвился кислород. Они были почти полностью вытеснены вновь возникшими аэробными организмами. Есть предположение, что за время существования биосферы исчезло несколько миллиардов видов, тогда как сейчас существуют несколько миллионов. Но зато организмы, которые сумели пережить изменение условий, давали начало новым видам. Именно приспособление к изменяющимся условиям окружающей среды создало многочисленные и отлично приспособленные виды, то есть двигало эволюцию видов. Современное состояние биосферы, проблемы изменения климата.