Glavni uzrok uništavanja ozonskog omotača. Ozonski omotač, uzroci i posljedice njegovog uništenja, kisele kiše, otrovne magle

I I V i ja o b o l o h To A h e m l I

Svuda na Zemlji, gde god da pogledate, život dominira. Biljke i životinje se mogu naći posvuda. I koliko još organizama koji nisu vidljivi golim okom! Najjednostavnije jednostanične životinje i mikroskopske alge, brojne gljive, bakterije, virusi...

U našem vremenu poznato je do 500 hiljada biljnih vrsta i oko 1,5 miliona životinjskih vrsta. Ali daleko od toga da su sve vrste otkrivene i opisane. A ako zamislite koliko pojedinaca ima svaka vrsta! .. Pokušajte da izbrojite broj jela u tajgi, ili maslačaka na livadi, ili klasova u jednom polju pšenice... Koliko mrava živi u jednom mravinjaku, koliko ljuskara kiklopa ili dafnije u jednoj lokvi, koliko vjeverica u šumi, koliko štuka, smuđova ili žohara u jednom jezeru?.. I zaista se fantastične brojke dobijaju kada se prebroje mikroorganizmi.

Da, u1 gram šumsko zemljište, u prosjeku, ima:

bakterije -400.000.000,

pečurke - 2.000.000,

alge - 100.000,

protozoa - 10.000.

U to vjeruju mikrobiolozi sa Univerziteta Georgia na Zemlji postoji samo 5.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (5 noniliona) bakterije . Ovo iznosi 70% mase svega života na planeti.

Sve ovo bezbrojno mnoštvo živih bića postavljeno je ne haotično i nasumično, već strogo prirodno, u određenom redu, prema zakonima života koji su istorijski uspostavljeni na Zemlji. Evo što o tome piše američki biolog K. Willy: „Na prvi pogled može izgledati da se svijet živih bića sastoji od nezamislivog mnoštva biljaka i životinja koje se međusobno razlikuju i svaka ide svojim putem. Međutim, detaljnije istraživanje pokazuje da svi organizmi, i biljni i životinjski, imaju iste osnovne životne potrebe, suočavaju se sa istim problemima: dobijanje hrane kao izvora energije, osvajanje životnog prostora, razmnožavanje itd. ovi problemi, biljke i životinje su formirale ogromnu raznolikost različitih oblika, od kojih je svaki prilagođen životu u datim uslovima sredine. Svaki oblik se prilagodio ne samo fizičkim uslovima okoline - stekao je otpornost na fluktuacije u određenim granicama vlažnosti, vjetra, osvjetljenja, temperature, gravitacije itd., već i biotičkom okruženju - svim biljkama i životinjama koje žive u istoj zoni.

Redovno raspoređeni na Zemlji, ukupnost organizama čini živu ljusku naše planete – biosferu. Zasluga u razvoju koncepta "biosfere" i razjašnjavanju njene planetarne uloge pripada ruskom akademiku V. I. Vernadskom, iako je sam termin korišten krajem prošlog stoljeća. Šta je biosfera i zašto je toliko važna?

Površinski dijelovi Zemlje sastoje se od tri mineralne, neorganske ljuske: litosfera je tvrda kamena ljuska Zemlje; hidrosfera - tečna, nekontinuirana ljuska, uključujući sva mora, okeane i unutrašnje vode - Svjetski ocean; atmosfera je gasovita ljuska.

Cijela hidrosfera, gornji dijelovi litosfere i donji slojevi atmosfere naseljeni su životinjama i biljkama. Savremena biosfera je nastala u procesu nastanka i daljeg istorijskog razvoja žive materije. Od vremena nastanka života na Zemlji, prema različitim procjenama, prošlo je od 1,5-2,5 do 4,2 milijarde godina. V. I. Vernadsky je došao do zaključka da su za to vrijeme svi vanjski slojevi zemljine kore bili obrađeni vitalnom aktivnošću organizama za 99 posto. Stoga je Zemlja kakvu je doživljavamo, na kojoj živimo, u velikoj mjeri proizvod aktivnosti organizama.

Život, koji je nastao na Zemlji kao rezultat prirodnog razvoja materije, tokom mnogo miliona godina svog postojanja u obliku raznih organizama promijenio je lice naše planete.

Svi organizmi u biosferi zajedno tvore biomasu, ili "živu materiju", sa snažnom energijom koja mijenja zemljinu koru i atmosferu. Ukupna težina biljne mase je oko 10.000 milijardi, a životinjske oko 10 milijardi tona, što je otprilike 0,01 posto težine cjelokupne biosfere sa čvrstim, tekućim i plinovitim staništima. Procjenjuje se da bi biomasa svih živih bića koja su nastanjivala Zemlju, oko milijardu godina nakon pojave života, morala biti višestruko veća od mase naše planete. Ali to se nije dogodilo.

Zašto se biomasa ne akumulira značajno? Zašto se održava na određenom nivou? Uostalom, biomasa kao živa materija teži stalnom razvoju, usavršavanju i stalnom akumulaciji u procesu ovog razvoja, u procesu razmnožavanja i rasta živih bića.

A to se ne dešava jer se svaki element od kojeg je izgrađeno tijelo organizma percipira iz okoline, a zatim se kroz niz drugih organizama ponovo vraća u okolnu, neorgansku sredinu, iz koje ponovo ulazi u sastav žive tvari. , biomasa. Shodno tome, svaki element koji je dio žive materije koristi se više puta.

Međutim, ovo ne treba shvatiti u apsolutnom smislu. S jedne strane, neki dio elemenata napušta cirkulaciju tvari, jer sama Zemlja akumulira organska jedinjenja u obliku naslaga uglja, nafte, treseta, uljnih škriljaca, itd. S druge strane, čovjek može osigurati intenzivniji proces akumulacije biomase, koji se očituje u kontinuiranom povećanju prinosa usjeva i produktivnosti domaćih životinja.

Ali sve to nikako ne odbacuje opšte pravilo. U suštini, biomasa na Zemlji se još uvijek ne akumulira, već se stalno održava na određenom nivou, iako taj nivo nije apsolutan i konstantan. To se događa jer se biomasa kontinuirano uništava i iznova stvara od istog građevinskog materijala, unutar njenih granica postoji neprekidna cirkulacija tvari. V. I. Vernadsky piše: „Život zahvata značajan dio atoma koji čine materiju zemljine površine. Pod njegovim uticajem ovi atomi su u neprekidnom intenzivnom kretanju. Od toga se neprestano stvaraju milioni različitih spojeva. I ovaj proces se nastavlja bez prekida desetinama miliona godina, od najstarijih arheozojskih era do našeg vremena. Ne postoji hemijska sila na zemljinoj površini koja je stalno aktivnija, a samim tim i moćnija po svojim konačnim posljedicama, od živih organizama uzetih u cjelini.

Ovaj ciklus, koji se odvija kao rezultat vitalne aktivnosti organizama, naziva se biološki ciklus supstanci. Poprimio je moderan karakter pojavom zelenih biljaka koje provode proces fotosinteze. Od tada su uslovi za evoluciju žive materije na Zemlji dobili sasvim drugačiji karakter.

Tijek cirkulacije tvari može se ukratko razmotriti na primjeru ugljika, čiji su atomi dio složene proteinske molekule. Život i metabolizam su povezani sa molekulom proteina.

Preko svakog hektara Zemlje sadrži do 2,5 tona ugljenika u sastavu ugljen-dioksida (CO2). Proračuni su pokazali da, na primjer, usjevi šećerne trske po hektaru apsorbiraju i do 8 tona ugljika koji se koristi za izgradnju tijela ovih biljaka. Kao rezultat toga, koristile su se zelene biljke

To bi bila cijela zaliha ugljika. Ali to se ne događa, jer organizmi u procesu disanja oslobađaju značajne količine ugljičnog dioksida, a još više ugljika oslobađaju truležne bakterije i gljive, uništavajući spojeve ugljika sadržane u mrtvim tijelima životinja i biljaka. Neki dio ugljika ipak napušta sferu "kruženja", taloži se u obliku naslaga nafte, uglja, treseta itd., u koje se pretvaraju mrtve biljke i životinje. Ali ovaj gubitak ugljika nadoknađuje se uništavanjem kamenih karbonata, a u savremenim uslovima i sagorevanjem ogromne količine ekstrahovanog goriva. Kao rezultat toga, čini se da ugljik neprestano teče iz atmosfere kroz zelene biljke, životinje, mikroorganizme natrag u atmosferu. Dakle, ukupne zalihe ugljika u biosferi ostaju približno konstantne. Može se sa velikom sigurnošću pretpostaviti da je gotovo svaki atom ugljika u biosferi od nastanka života na Zemlji više puta bio dio žive tvari, prelazio u atmosferski ugljični dioksid i ponovo se vraćao u sastav žive tvari, biomasu.

U savremenim uslovima ugljenik u procesu biološkog ciklusa supstanci prolazi kroz sledeće faze: 1) zelene biljke, kreatori organske materije, upijaju ugljenik iz atmosfere i unose ga u svoja tela; 2) životinje, odnosno potrošači, hraneći se biljkama, grade jedinjenja ugljenika svog tela od svojih jedinjenja ugljenika; 3) bakterije, kao i neki drugi organizmi, odnosno razarači, uništavaju organsku tvar mrtvih biljaka i životinja i oslobađaju ugljik, koji opet izlazi u atmosferu kao ugljični dioksid.

Dušik je još jedan važan sastojak aminokiselina i proteina biomase. Izvor dušika na Zemlji je nitrat, koji biljke apsorbiraju iz tla i vode. Životinje, jedući biljke, sintetiziraju svoju protoplazmu iz aminokiselina biljnih proteina. Gnojne bakterije pretvaraju dušikove spojeve mrtvih tijela ovih organizama u amonijak. Nitrifikacijske bakterije zatim pretvaraju amonijak u nitrite i nitrate. Deo azota se vraća u atmosferu denitrifikujućim bakterijama. Ali na Zemlji, u procesu evolucije žive tvari, pojavili su se organizmi sposobni da vežu slobodni dušik i pretvaraju ga u organska jedinjenja. To su neke plavo-zelene alge, tlo, kao i bakterije kvržica, zajedno sa stanicama korijena mahunarki. Kada ovi organizmi umru, dušik njihovog tijela pretvara se nitrifikujućim bakterijama u soli dušične kiseline.

Sličan ciklus obavljaju voda, fosfor i mnoge druge tvari koje su dio žive tvari i mineralnih ljuski biosfere. Kao rezultat toga, svi elementi, uz rijetke izuzetke, su uključeni u aktivnost žive supstance biosfere. u najgrandioznijem obimu, neprekidnom toku - biološkom ciklusu supstanci. „Prestanak života neizbježno bi bio povezan sa prestankom kemijskih promjena, ako ne cijele zemljine kore, onda barem njene površine – lica Zemlje, biosfere“, piše akademik V. I. Vernadsky.

Zamisao Vernadskog posebno je slikovito potvrđena ulogom kisika, produkta fotosinteze biljaka, u procesu njegove cirkulacije. Gotovo sav kiseonik u zemljinoj atmosferi nastao je i održava se na određenom nivou djelovanjem zelenih biljaka. U velikim količinama je konzumiraju organizmi u procesu disanja. Ali, osim toga, imajući ogromnu kemijsku aktivnost, kisik kontinuirano ulazi u spojeve s gotovo svim ostalim elementima.

Da zelene biljke ne emituju tako ogromnu količinu kiseonika, onda bi potpuno nestale iz atmosfere za oko 2000 godina. Čitav izgled Zemlje bi se transformisao, skoro svi organizmi bi nestali, svi oksidacioni procesi u fizičkom delu biosfere bi prestali... Zemlja bi postala beživotna planeta. Upravo prisustvo slobodnog kiseonika u atmosferi planete ukazuje da na njoj postoji život, živa materija, da postoji biosfera. A budući da postoji biosfera, gotovo svi elementi okoline su njome uključeni u grandiozni, beskrajni ciklus supstanci.

Izračunato je da u modernoj eri sav kiseonik sadržan u atmosferi cirkuliše kroz organizme (vezani disanjem i oslobođeni fotosintezom) 2000 godina, da sav ugljični dioksid atmosfere kruži u suprotnom smjeru svakih 300 godina, i da se sve vode na Zemlji raspadaju i ponovo stvaraju fotosintezom i disanjem za 2.000.000 godina.

Proučavanje biosfere zasniva se na geohemijskim studijama, koje je prvenstveno proučavao V. I. Vernadsky, cikluse kiseonika i ugljenika. On je bio prvi koji je sugerirao da je kisik sadržan u modernoj atmosferi nastao kao rezultat fotosintetske aktivnosti biljaka.

Izvanredni prirodnjak V. I. Vernadsky posjedovao je zadivljujuću sposobnost da svojom oštrom i briljantnom mišlju pokrije gotovo sva područja moderne prirodne nauke. U svojim razmišljanjima i konceptima bio je daleko ispred svog savremenog nivoa znanja i predviđao je njihov razvoj u decenijama koje dolaze. Vernadsky je još 1922. pisao o skorom ovladavanju čovjeka ogromnim rezervama nuklearne energije, a krajem 1930-ih je predvidio nadolazeću eru čovjekovog hoda u svemir. Stajao je na počecima mnogih nauka o Zemlji - genetičke mineralogije, geohemije, biogeohemije, radiogeologije i stvorio doktrinu o Zemljinoj biosferi, koja je postala vrhunac njegovog rada.

Naučna istraživanja V. I. Vernadskog stalno su bila povezana s ogromnim organizacijskim radom. Bio je inicijator stvaranja Komisije za proučavanje prirodnih proizvodnih snaga Rusije, jedan od organizatora Ukrajinske akademije nauka i njen prvi predsjednik. Na inicijativu Vernadskog, Instituta za geografiju, Instituta za mineralogiju i geohemiju M. V. Lomonosova, Instituta za radijum, keramiku i optičku laboratoriju, Biogeohemijske laboratorije, koja je sada postala Institut za geohemiju i analitičku hemiju V. I. Vernadsky, Komisija za geohemijsku hemiju V. I. Vernadskog. Studija permafrosta, zatim transformisana u Institut za nauku o permafrostu V. A. Obručev, Komisiju za istoriju znanja, sada Institut za istoriju prirodnih nauka i tehnologije, Komitet za meteorite, Komisiju za izotope, uranijum i mnoge druge. Konačno, došao je na ideju o stvaranju Međunarodne komisije za određivanje geološke starosti Zemlje.

PROTOK ENERGIJE U BIOSFERI

Ciklusi svih supstanci su zatvoreni, stalno koriste iste atome. Stoga nije potrebna nikakva nova supstanca da bi se ciklus odvijao. Ovdje je evidentan zakon održanja materije, prema kojem materija nikada ne nastaje niti nestaje. Ali za transformaciju supstanci unutar biogenog ciklusa potrebna je energija. Zahvaljujući kakvoj energiji se odvija ovaj grandiozni proces?


Glavni izvor energije neophodne za život na Zemlji, a samim tim i za realizaciju biološkog ciklusa supstanci, je sunčeva svetlost, odnosno energija koja se javlja u crevima Sunca tokom nuklearnih reakcija na temperaturi od približno 10.000.000 stepeni. (Temperatura na površini Sunca je mnogo niža, samo 6000 stepeni.) Do 30 posto energije se raspršuje u atmosferi ili odbija od oblaka i površine Zemlje, do 20 posto se apsorbira u gornjim slojevima od strane oblaka, oko 50 posto dospijeva na kopno ili površinu oceana i apsorbira se u obliku topline. Zelene biljke zahvataju samo neznatnu količinu energije, samo oko 0,1-0,2 posto; obezbjeđuje cijeli biološki ciklus supstanci na Zemlji.

Zelene biljke akumuliraju energiju sunčevih zraka, akumuliraju je u svom tijelu. Životinje, koje jedu biljke, postoje zahvaljujući energiji koja je u njihov organizam ušla zajedno sa hranom, sa pojedenim biljkama. Predatori na kraju postoje i energijom koju pohranjuju zelene biljke, jer se hrane biljojedim životinjama.

Dakle, energija Sunca, koju su izvorno koristile zelene biljke u procesu fotosinteze, pretvara se u potencijalnu energiju hemijskih veza onih organskih spojeva od kojih je izgrađeno samo tijelo biljaka. U tijelu životinje koja je pojela biljku, ovi organski spojevi se oksidiraju uz oslobađanje takve količine energije koju je biljka potrošila na sintezu organske tvari. Dio te energije koristi se za život životinje, a dio se, prema drugom zakonu termodinamike, pretvara u toplinu i raspršuje se u prostoru.

Konačno, energija koju zelena biljka prima od Sunca prelazi iz jednog organizma u drugi. Svakim takvim prijelazom energija se iz jednog oblika (životna energija biljke) pretvara u drugi (životna energija životinje, mikroorganizma itd.). Sa svakom takvom transformacijom dolazi do smanjenja količine korisne energije. Dakle, za razliku od kruženja tvari koje teče u začaranom krugu, energija se kreće od organizma do organizma u određenom smjeru. Postoji jednosmjerni tok energije, a ne ciklus.

Nije teško zamisliti da će se, čim se Sunce ugasi, sva energija akumulirana na Zemlji postepeno, nakon određenog i relativno kratkog vremenskog perioda, pretvoriti u toplinu i raspršiti se u svemiru. Kruženje tvari u biosferi će prestati, sve životinje i biljke će umrijeti. Prilično sumorna slika... Kraj života na Zemlji...

Međutim, ovaj zaključak ne treba da nas postidi. Uostalom, Sunce će sjati još nekoliko milijardi godina, odnosno barem onoliko koliko već postoji život na Zemlji, koji se od primitivnih grudvica žive materije razvio do modernog čovjeka. Štaviše, sam čovjek se pojavio na Zemlji prije otprilike milion godina. U tom periodu prešao je put od kamene sjekire do najsloženijih elektronskih kompjutera, prodro u dubine atoma i svemira,

Svaki prijelaz energije iz jednog oblika u drugi praćen je smanjenjem količine korisne energije koja je otišla izvan Zemlje i uspješno ovladava svemirom.

Pojava čovjeka i tako visoko organizirane materije kao što je njegov mozak bila je i ima izuzetan značaj za evoluciju živih majki i cijele biosfere. Od svog nastanka, čovječanstvo je, kao dio biomase, značajno vrijeme potpuno ovisno o okolišu. Ali kako se mozak i mišljenje razvijaju, čovjek sve više osvaja prirodu, uzdiže se iznad nje, podređuje je svojim interesima. Još 1929. godine A.P. Pavlov je, naglašavajući sve veću ulogu čovjeka u razvoju organskog svijeta na Zemlji, predložio da se kvartarni period nazove "antropogen", a zatim V.I. Vernadsky, vjerujući da čovječanstvo stvara novu, inteligentnu školjku Zemlja, ili sferni um, predložio je naziv "noosfera".

Ljudska aktivnost značajno mijenja cirkulaciju tvari u biosferi. Otkopano je i spaljeno oko 50 milijardi tona uglja; iskopavaju se milijarde tona gvožđa i drugih metala, nafte, treseta. Čovjek je ovladao raznim oblicima energije, uključujući i atomsku energiju. Kao rezultat toga, na Zemlji su se pojavili potpuno novi kemijski elementi i postalo je moguće transformirati neke elemente u druge, a velika količina radioaktivnog zračenja uključena je u biosferu. Čovjek je postao veličina kosmičkog poretka i snaga njegovog uma će u bliskoj budućnosti moći ovladati takvim oblicima energije, za koje sada ni ne slutimo.

Biomasa Zemlje. Na kopnu Zemlje, počevši od polova do ekvatora, biomasa se postepeno povećava. Istovremeno se povećava i broj biljnih vrsta. Tundra s lišajevima i mahovinama ustupa mjesto crnogoričnim i širokolisnim šumama, zatim stepama i suptropskom vegetacijom. Najveća koncentracija i raznolikost biljaka odvija se u tropskim prašumama. Visina stabala dostiže 110-120m. Biljke rastu u nekoliko slojeva, epifiti pokrivaju stabla. Broj i raznovrsnost životinjskih vrsta zavise od biljne mase i takođe se povećavaju prema ekvatoru. U šumama su životinje nastanjene u različitim slojevima. Najveća gustoća života uočena je u biogeocenozama, gdje su vrste povezane lancima ishrane. Lanci ishrane, isprepleteni, čine složenu mrežu prenosa hemijskih elemenata i energije s jedne karike na drugu. Između organizama postoji žestoka konkurencija za posjedovanje prostora, hrane, svjetlosti, kiseonika. Čovjek ima veliki uticaj na biomasu zemljišta. Pod njegovim uticajem smanjuju se površine koje proizvode biomasu.

biomasa tla. Tlo je okruženje neophodno za život biljaka i biogeocenozu sa mnoštvom sićušnih živih organizama. Ovo je labav površinski sloj zemljine kore, modificiran atmosferom i organizmima i koji se stalno nadopunjuje organskim ostacima. Formiranje žive organske materije se dešava na površini zemlje; razgradnja organskih tvari, njihova mineralizacija se odvijaju uglavnom u tlu. Tlo je nastalo pod uticajem organizama i fizičko-hemijskih faktora. Debljina tla, zajedno sa površinskom biomasom i pod njenim uticajem, raste od polova prema ekvatoru. U sjevernim geografskim širinama humus je od posebne važnosti.

Distribucija biomase na površini zemljišta.

Tlo je gusto naseljeno živim organizmima. Voda od kiše, otapanje snega obogaćuje ga kiseonikom i rastvara mineralne soli. Dio rastvora se zadržava u tlu, deo se prenosi u reke i okean. Tlo isparava podzemnu vodu koja se diže kroz kapilare. Dolazi do kretanja rastvora i taloženja soli u različitim horizontima tla.

Razmjena plinova se također odvija u tlu. Noću, prilikom hlađenja i kompresije plinova, određena količina zraka prodire u njega. Kiseonik vazduha apsorbuju životinje i biljke i deo je hemijskih jedinjenja. Azot koji je sa zrakom prodro u tlo hvataju neke bakterije. Tokom dana, kada se tlo zagrije, oslobađaju se plinovi: ugljični dioksid, vodonik sulfid, amonijak. Svi procesi koji se odvijaju u tlu uključeni su u ciklus supstanci u biosferi.

Neke vrste ljudske ekonomske aktivnosti (kemizacija poljoprivredne proizvodnje, prerada naftnih derivata i dr.) uzrokuju masovnu smrt organizama u zemljištu koji imaju važnu ulogu u biosferi.

Biomasa okeana. Zemljina hidrosfera, odnosno Svjetski okean, zauzima više od 2/3 površine planete. Voda ima veliki toplotni kapacitet, čini temperaturu okeana i mora ujednačijom, ublažavajući ekstremne temperaturne promjene zimi i ljeti. Okean se smrzava samo na polovima, ali ispod leda postoje živi organizmi.

Voda je dobar rastvarač. Sastav okeanske vode uključuje mineralne soli koje sadrže oko 60 kemijskih elemenata; u njoj se otapaju kisik i ugljični dioksid koji dolaze iz zraka. Vodene životinje također oslobađaju ugljični dioksid kada dišu, a alge obogaćuju vodu kisikom tokom fotosinteze.

Fizička svojstva i hemijski sastav okeanskih voda su vrlo konstantni i stvaraju okruženje pogodno za život. Fotosinteza algi se odvija uglavnom u gornjem sloju vode - do 100m. Površina okeana u ovoj debljini ispunjena je mikroskopskim jednoćelijskim algama koje formiraju mikroplankton.

Plankton igra glavnu ulogu u ishrani okeanskih životinja. Kopepodi se hrane algama i protozoama. Rakove jedu haringe i druge ribe. Haringe jedu ribe grabežljivci i galebovi. Baleen kitovi hrane se isključivo planktonom. U okeanu, osim planktona i slobodno plivajućih životinja, postoje mnogi organizmi pričvršćeni za dno i puzeći po njemu. Stanovništvo dna naziva se bentos. Uočene su kondenzacije organizama u okeanu: planktonski, obalni, pridneni. Živi klasteri takođe uključuju kolonije koralja koje formiraju grebene i ostrva. U okeanu, posebno na njegovom dnu, uobičajene su bakterije koje pretvaraju organske ostatke u anorganske tvari. Mrtvi organizmi se polako talože na dno okeana. Mnoge od njih su prekrivene kremenim ili krečnjačkim školjkama, kao i vapnenačkim školjkama. Na dnu okeana formiraju sedimentne stijene.

Trenutno, brojne zemlje rješavaju problem vađenja slatke vode i metala iz okeana i potpunijeg korištenja njegovih prehrambenih resursa uz zaštitu najvrednijih životinja.

Hidrosfera ima snažan uticaj na čitavu biosferu. Dnevne i sezonske fluktuacije u zagrijavanju površina kopna i oceana uzrokuju cirkulaciju topline i vlage u atmosferi i utiču na klimu i cikluse tvari u cijeloj biosferi.

Proizvodnja nafte u morima, njen transport u tankerima i druge ljudske aktivnosti dovode do zagađenja Svjetskog okeana i smanjenja njegove biomase.

Biolozi su izvršili kvantitativnu analizu globalne distribucije biomase na Zemlji, koja je ukupno iznosila 550 milijardi tona ugljika. Pokazalo se da više od 80 posto ovog broja otpada na biljke, ukupna biomasa kopnenih organizama je otprilike dva reda veličine veća od morskih organizama, a udio ljudi je oko 0,01 posto, pišu naučnici u Zbornik radova Nacionalne akademije nauka.

Kvantitativni podaci o ukupnoj biomasi svih živih organizama na Zemlji i njenoj distribuciji među pojedinim vrstama važna su informacija za modernu biologiju i ekologiju: mogu se koristiti za proučavanje opće dinamike i razvoja cjelokupne biosfere, njenog odgovora na klimatske procese koji se dešavaju. na planeti. I prostorna distribucija biomase (geografski, po dubini i staništima vrsta) i njena distribucija među različitim vrstama živih organizama mogu biti važan indikator u procjeni puteva transporta ugljika i drugih elemenata, kao i ekoloških interakcija ili lanaca ishrane. Međutim, do danas su napravljene kvantitativne procjene distribucije biomase ili za pojedinačne taksone ili unutar nekih ekosistema, a pouzdane procjene cijele biosfere još uvijek nisu napravljene.

Da bi dobili takve podatke, grupa naučnika iz Izraela i Sjedinjenih Država, predvođena Ronom Milom (Ron Milo) sa Weizmann instituta za nauku, izvršila je svojevrsni popis svih životinjskih vrsta sa procjenom njihove biomase i geografskog rasprostranjenja. Naučnici su prikupili sve podatke iz nekoliko stotina relevantnih naučnih članaka, nakon čega su te podatke obrađivali koristeći razvijenu integracijsku šemu, uzimajući u obzir geografsku rasprostranjenost vrsta. Kao kvantitativni pokazatelj biomase koja se može pripisati različitim vrstama, naučnici su koristili informaciju o masi ugljika koja pada na različite taksone (to jest, masa vode nije uzeta u obzir prilikom razmatranja, na primjer). Sada su svi dobijeni rezultati, kao i programi korišteni za analizu, u javnom vlasništvu, a mogu se naći na githubu.

Šematski dijagram izvođenja podataka o globalnoj distribuciji biomase iz dostupnih nepotpunih podataka, uzimajući u obzir geografsku distribuciju parametara okoliša

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018.

Analiza dobijenih podataka pokazala je da ukupna biomasa svih živih organizama na Zemlji iznosi približno 550 milijardi tona ugljika. U isto vrijeme, ogromnu većinu sadrže predstavnici biljnog carstva: 450 gigatona ugljika je više od 80 posto ukupnog. Na drugom mjestu su bakterije: oko 70 milijardi tona ugljika, dok su životinje (2 milijarde tona) također inferiorne u odnosu na gljive (12 milijardi tona), arheje (7 milijardi tona) i protozoe (4 milijarde tona). Među životinjama, člankonošci imaju najveću biomasu (1 milijardu tona), a, na primjer, ukupnu biomasu vrste Homo sapiens je 0,06 milijardi tona ugljika - ovo je otprilike 0,01 posto ukupne biomase na Zemlji.

Distribucija biomase između predstavnika različitih carstava (lijevo) i unutar životinjskog carstva (desno)

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018.

Raspodjela biomase između različitih staništa: ukupno za sve žive organizme (lijevo) i posebno za predstavnike raznih kraljevstava (desno)

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018.

Zanimljivo je da maksimalni udio predstavnika glavnih kraljevstava u smislu biomase živi u različitim staništima. Dakle, većina biljaka su kopnene vrste. Maksimalna biomasa životinja živi u morima i okeanima, a, na primjer, većina bakterija i arheja nalazi se duboko pod zemljom. Istovremeno, ukupna biomasa kopnenih organizama je oko dva reda veličine veća od one morskih organizama, koji, prema autorima studije, čine samo 6 milijardi tona ugljika.

Naučnici napominju da se zbog nedostatka tačnih informacija dobijeni podaci izračunavaju sa vrlo velikom nesigurnošću. Dakle, samo se biomasa biljaka na Zemlji može procijeniti sa dovoljnom pouzdanošću, dok se za bakterije i arheje dobijeni podaci mogu razlikovati od stvarnih za faktor 10. Međutim, nesigurnost u podacima o ukupnoj biomasi svih živih organizama na Zemlji ne prelazi 70 posto.

Prema riječima autora rada, rezultati do kojih su došli zasnovani su na podacima iz aktuelnih naučnih istraživanja, pa se mogu koristiti za moderne ekološke i biološke procjene, čak i pored prilično velike greške. Naučnici takođe napominju da su prilikom analize podataka uspeli da identifikuju ona geografska područja za koja trenutno ima vrlo malo podataka i potrebna su dodatna istraživanja. Istraživači se nadaju da će u budućnosti preciziranje podataka omogućiti ne samo provođenje takve analize s dovoljnom geografskom rezolucijom, već i praćenje dinamike promjena u takvim distribucijama tijekom vremena.

Nedavno su naučnici distribuirali biomasu u manjim sistemima posmatrajući velike šume širom Zemlje. Pokazalo se da više od polovine ukupne biomase šume čini samo jedan posto najvećih stabala, od kojih većina prelazi 60 centimetara u prečniku. Istovremeno, dinamička analiza se već može provesti za neke životinjske vrste u određenim geografskim područjima. Na primjer, prošle godine su evropski ekolozi proučavali biomasu letećih insekata u nacionalnim parkovima u Njemačkoj i da je za 27 godina odjednom smanjena za 76 posto.

Alexander Dubov