Osoonikihi hävimise peamine põhjus. Osoonikiht, selle hävimise põhjused ja tagajärjed, happevihmad, mürgised udud

JA ja sisse ja i o b o l o h juurde a h e m l ja

Igal pool Maal, kuhu iganes sa vaatad, domineerib elu. Taimi ja loomi võib kohata kõikjal. Ja kui palju veel organisme, mida palja silmaga ei näe! Lihtsamad üherakulised loomad ja mikroskoopilised vetikad, arvukad seened, bakterid, viirused...

Meie ajal on teada kuni 500 tuhat taimeliiki ja umbes 1,5 miljonit loomaliiki. Kuid kaugeltki kõiki liike pole avastatud ja kirjeldatud. Ja kui kujutate ette, kui palju isendeid igal liigil on! .. Proovige kokku lugeda kuuskede arv taigas või võililli niidul või maisikõrvad ühel nisupõllul ... Mitu sipelgat elab ühes sipelgapesas, kuidas palju kükloopide või dafniate koorikloomi ühes lombis, kui palju oravaid on metsas, mitu haugi, ahvenat või särge ühes järves?.. Ja mikroorganismide loendamisel saadakse tõeliselt vapustavad arvud.

Jah, sisse1 grammi metsamuld on keskmiselt:

bakterid -400 000 000,

seened - 2 000 000,

vetikad - 100 000,

algloomad - 10 000.

Georgia ülikooli mikrobioloogid usuvad seda Maal on ainult 5 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (5 mittemiljonit) bakterid . See moodustab 70% kogu planeedi elustiku massist.

Kogu see lugematu hulk elusolendeid on paigutatud mitte kaootiliselt ja juhuslikult, vaid rangelt loomulikult, kindlas järjekorras, vastavalt Maal ajalooliselt kehtestatud eluseadustele. Ameerika bioloog K. Willy kirjutab selle kohta nii: “Esmapilgul võib tunduda, et elusolendite maailm koosneb kujuteldamatust hulgast taimedest ja loomadest, kes on üksteisest erinevad ja igaüks käib oma teed. Täpsem uurimus näitab aga, et kõigil organismidel, nii taimedel kui loomadel, on samad põhilised elulised vajadused, neil on samad probleemid: toidu hankimine energiaallikana, eluruumi vallutamine, paljunemine jne Lahendamise käigus Need probleemid, taimed ja loomad on moodustanud tohutul hulgal erinevaid vorme, millest igaüks on kohandatud eluks antud keskkonnatingimustes. Iga vorm on kohanenud mitte ainult keskkonna füüsiliste tingimustega - ta on omandanud vastupidavuse niiskuse, tuule, valgustuse, temperatuuri, gravitatsiooni jne teatud piirides toimuvatele kõikumistele, vaid ka biootilise keskkonnaga - kõigi elavate taimede ja loomadega. samas tsoonis.

Maal korrapäraselt jaotunud organismide kogum moodustab meie planeedi elava kesta - biosfääri. Teene "biosfääri" kontseptsiooni väljatöötamisel ja selle planeedi rolli selgitamisel kuulub vene akadeemikule V. I. Vernadskile, kuigi seda terminit kasutati juba eelmise sajandi lõpus. Mis on biosfäär ja miks see nii oluline on?

Maa pinnaosad koosnevad kolmest mineraalsest anorgaanilisest kestast: litosfäär on Maa kõva kivikest; hüdrosfäär - vedel, mittepidev kest, sealhulgas kõik mered, ookeanid ja siseveed - Maailma ookean; atmosfäär on gaasiline kest.

Kogu hüdrosfäär, litosfääri ülemised osad ja atmosfääri alumised kihid on asustatud loomade ja taimede poolt. Kaasaegne biosfäär kujunes elusaine tekke ja edasise ajaloolise arengu käigus. Elu tekkimise ajast Maal on erinevatel hinnangutel möödunud 1,5–2,5 kuni 4,2 miljardit aastat. V. I. Vernadski jõudis järeldusele, et selle aja jooksul töödeldi organismide elutegevuse abil kõik maakoore välimised kihid 99 protsenti. Seetõttu on Maa sellisena, nagu me seda tajume ja millel me elame, suuresti organismide tegevuse produkt.

Elu, mis on tekkinud Maal aine loomuliku arengu tulemusena, on paljude miljonite aastate jooksul eksisteerinud erinevate organismide kujul, muutnud meie planeedi palet.

Kõik biosfääri organismid moodustavad koos võimsa energiaga biomassi ehk "elusaine", mis muudab maakoore ja atmosfääri. Taimse massi kogumass on umbes 10 000 miljardit ja loomade mass umbes 10 miljardit tonni, mis moodustab ligikaudu 0,01 protsenti kogu biosfääri massist koos selle tahkete, vedelate ja gaasiliste elupaikadega. Hinnanguliselt peaks kõigi Maad asustanud elusolendite biomass umbes miljard aastat pärast elu tekkimist olema mitu korda suurem meie planeedi massist. Seda aga ei juhtunud.

Miks biomass oluliselt ei kogune? Miks seda hoitakse teatud tasemel? Biomassil kui elusainel on ju kalduvus selle arengu käigus, elusolendite paljunemise ja kasvu käigus pidevale arenemisele, paranemisele ja pidevale kuhjumisele.

Ja seda ei juhtu sellepärast, et iga element, millest organismi keha on ehitatud, tajutakse keskkonnast ja naaseb seejärel läbi hulga teiste organismide uuesti ümbritsevasse, anorgaanilisse keskkonda, kust satub uuesti elusaine koostisesse. , biomass. Järelikult kasutatakse iga elementi, mis on osa elusainest, mitu korda.

Seda ei tohiks aga võtta absoluutses tähenduses. Ühelt poolt lahkub osa elemente ainete ringlusest, kuna Maa ise akumuleerib orgaanilisi ühendeid kivisöe, nafta, turba, põlevkivi jne ladestustena. Teisest küljest saab inimene tagada intensiivsem biomassi akumulatsiooni protsess, mis väljendub põllukultuuride saagikuse ja koduloomade produktiivsuse pidevas tõusus.

Kuid see kõik ei lükka mingil juhul ümber üldreeglit. Sisuliselt biomass Maal ikkagi ei kogune, vaid hoitakse pidevalt teatud tasemel, kuigi see tase ei ole absoluutne ja konstantne. See juhtub seetõttu, et biomass hävib ja tekib uuesti samast ehitusmaterjalist pidevalt, selle piirides toimub katkematu ainete ringlemine. V. I. Vernadski kirjutab: „Elu haarab endasse olulise osa aatomitest, mis moodustavad maapinna aine. Selle mõjul on need aatomid pidevas intensiivses liikumises. Neist luuakse kogu aeg miljoneid erinevaid ühendeid. Ja see protsess jätkub katkestusteta kümneid miljoneid aastaid, alates kõige iidsetest arheosoikumidest kuni meie ajani. Maapinnal ei ole keemilist jõudu, mis oleks pidevalt aktiivsem ja seega ka oma lõppjäreldustes võimsam kui elusorganismid tervikuna.

Seda tsüklit, mis toimub organismide elutegevuse tulemusena, nimetatakse ainete bioloogiliseks tsükliks. See omandas kaasaegse iseloomu koos fotosünteesi protsessi teostavate roheliste taimede tulekuga. Sellest ajast peale on elusaine evolutsiooni tingimused Maal omandanud hoopis teistsuguse iseloomu.

Ainete ringluse kulgu saab lühidalt käsitleda süsiniku näitel, mille aatomid on osaks keerulisest valgumolekulist. Valgu molekuliga on elu ja ainevahetus seotud.

Igal Maa hektaril on süsinikdioksiidi (CO2) koostises kuni 2,5 tonni süsinikku. Arvutused on näidanud, et näiteks suhkruroosaak ühe hektari kohta neelab kuni 8 tonni süsinikku, mida kasutatakse nende taimede keha ehitamiseks. Selle tulemusena on rohelised taimed kasutanud

Oleks kogu süsinikuvaru. Seda aga ei juhtu, sest organismid eraldavad hingamise käigus märkimisväärses koguses süsihappegaasi ning veelgi rohkem süsinikku eralduvad putrefaktiivsed bakterid ja seened, hävitades loomade ja taimede surnukehades sisalduvaid süsinikuühendeid. Osa süsinikust lahkub siiski "ringluse sfäärist", ladestub nafta, kivisöe, turba jne ladestustena, milleks muutuvad surnud taimed ja loomad. Kuid selle süsiniku kadu kompenseerib kivimite karbonaatide hävimine ja tänapäevastes tingimustes ka tohutul hulgal kaevandatud kütuse põletamine. Selle tulemusena näib süsinik voolavat atmosfäärist pidevalt läbi roheliste taimede, loomade ja mikroorganismide tagasi atmosfääri. Seega jääb kogu süsinikuvaru biosfääris ligikaudu samaks. Võib suure kindlusega oletada, et peaaegu iga biosfääri süsinikuaatom on alates elu tekkimisest Maal korduvalt olnud elusaine osa, läinud atmosfääri süsihappegaasiks ja taas tagasi elusaine, biomassi koostisse.

Kaasaegsetes tingimustes läbib süsinik ainete bioloogilise ringluse protsessis järgmised etapid: 1) rohelised taimed, orgaanilise aine loojad, neelavad atmosfäärist süsinikku ja viivad selle oma kehasse; 2) taimedest toituvad loomad ehk tarbijad ehitavad süsinikuühenditest oma keha süsinikuühendeid; 3) bakterid, aga ka mõned teised organismid ehk hävitajad hävitavad surnud taimede ja loomade orgaanilist ainet ning eraldavad süsinikku, mis jälle süsihappegaasina atmosfääri pääseb.

Lämmastik on teine ​​oluline aminohapete ja biomassi valkude koostisosa. Lämmastikuallikaks Maal on nitraat, mida taimed omastavad pinnasest ja veest. Taimi söövad loomad sünteesivad oma protoplasma taimsete valkude aminohapetest. Putrefaktiivsed bakterid muudavad nende organismide surnukehade lämmastikuühendid ammoniaagiks. Seejärel muudavad nitrifitseerivad bakterid ammoniaagi nitrititeks ja nitraatideks. Osa lämmastikust viiakse denitrifitseerivate bakterite abil tagasi atmosfääri. Kuid Maal paistsid elusaine evolutsiooni käigus organismid olevat võimelised siduma vaba lämmastikku ja muutma selle orgaanilisteks ühenditeks. Need on mõned sinivetikad, muld, aga ka mügarbakterid koos kaunvilja juurerakkudega. Kui need organismid surevad, muundatakse nitrifitseerivad bakterid nende keha lämmastik lämmastikhappe sooladeks.

Vesi, fosfor ja paljud teised ained, mis moodustavad biosfääri elusaine ja mineraalsed kestad, teevad sarnase ringluse. Selle tulemusena on kõik elemendid, välja arvatud harvad erandid, kaasatud suurima mastaabiga, pidevalt liikuvas voolus - bioloogilises. ainete ring.. "Elu lakkamine oleks paratamatult seotud keemiliste muutuste lakkamisega, kui mitte kogu maakoore, siis vähemalt selle pinna – Maa pealispinna, biosfääriga," kirjutab akadeemik V. I. Vernadski.

Eriti ilmekalt kinnitab Vernadski ideed taimede fotosünteesi produkti hapniku roll selle ringlemise protsessis. Peaaegu kogu maakera atmosfääris leiduv hapnik tekkis ja seda hoitakse teatud tasemel roheliste taimede tegevusest. Suurtes kogustes tarbivad seda organismid hingamisprotsessis. Kuid lisaks sellele, millel on tohutu keemiline aktiivsus, siseneb hapnik pidevalt ühenditesse peaaegu kõigi teiste elementidega.

Kui rohelised taimed ei eraldaks nii suurt kogust hapnikku, kaoks see atmosfäärist täielikult umbes 2000 aasta pärast. Muutuks kogu Maa välimus, kaoksid peaaegu kõik organismid, peatuksid kõik oksüdeerivad protsessid biosfääri füüsilises osas ... Maast saaks elutu planeet. Just vaba hapniku olemasolu planeedi atmosfääris näitab, et sellel on elu, elusaine, on biosfäär. Ja kuna biosfäär on olemas, on peaaegu kõik keskkonna elemendid kaasatud selle kaudu suurejoonelisse, lõputusse aineringesse.

On välja arvutatud, et nüüdisajal ringleb kogu atmosfääris sisalduv hapnik organismide kaudu (hingamise teel seotud ja fotosünteesi teel vabaneva) 2000 aastaga, et kogu atmosfääri süsihappegaas ringleb iga 300 aasta järel vastupidises suunas. ja et kõik veed Maal lagunevad ja tekivad uuesti fotosünteesi ja hingamise teel 2 000 000 aasta jooksul.

Biosfääri uurimine põhineb geokeemilistel uuringutel, mida uuris peamiselt V. I. Vernadsky, hapniku ja süsiniku tsüklid. Ta oli esimene, kes väitis, et tänapäeva atmosfääris sisalduv hapnik tekkis taimede fotosünteesitegevuse tulemusena.

Silmapaistval loodusteadlasel V. I. Vernadskil oli hämmastav võime oma terava ja särava mõttega katta peaaegu kõik kaasaegse loodusteaduse valdkonnad. Oma mõtetes ja kontseptsioonides oli ta oma kaasaegsest teadmiste tasemest kaugel ees ja nägi ette nende arengut veel aastakümneteks. Veel 1922. aastal kirjutas Vernadski inimese peatsest valdamisest tohutute tuumaenergiavarude üle ja ennustas 1930. aastate lõpus inimese kosmoseskõnni saabuvat ajastut. Ta seisis paljude Maad käsitlevate teaduste – geneetilise mineraloogia, geokeemia, biogeokeemia, radiogeoloogia – algallika juures ning lõi Maa biosfääri õpetuse, millest sai tema töö tipp.

V. I. Vernadski teaduslikud otsingud olid pidevalt seotud tohutu organiseerimistööga. Ta oli Venemaa looduslike tootmisjõudude uurimise komisjoni loomise algataja, üks Ukraina Teaduste Akadeemia korraldajatest ja selle esimene president. Vernadski algatusel geograafia instituut, M. V. Lomonossovi nimeline mineraloogia ja geokeemia instituut, raadiumi-, keraamika- ja optikainstituut, biogeokeemiline labor, millest on nüüdseks saanud V. I. Vernadski nimeline geokeemia ja analüütilise keemia instituut, igikeltsa uurimise komisjon, mis muudeti seejärel V. A. Obrutševi igikeltsateaduse instituudiks, teadmiste ajaloo komisjoniks, nüüd loodusteaduste ja tehnoloogia ajaloo instituudiks, meteoriitide komiteeks, isotoopide, uraani ja uraani komisjoniks. paljud teised. Lõpuks tuli ta välja ideega luua Maa geoloogilise vanuse kindlaksmääramise rahvusvaheline komisjon.

ENERGIAVOOD BIOSFÄÄRIS

Kõikide ainete tsüklid on suletud, nad kasutavad korduvalt samu aatomeid. Seetõttu pole tsükli toimumiseks vaja uut ainet. Siin ilmneb aine jäävuse seadus, mille kohaselt aine ei teki ega kao kunagi. Kuid ainete muundamiseks biogeenses tsüklis on vaja energiat. Millise energiaga see suurejooneline protsess läbi viiakse?


Peamine Maal eluks ja seega ka ainete bioloogilise tsükli läbiviimiseks vajalik energiaallikas on päikesevalgus, see tähendab energia, mis tekib Päikese soolestikus tuumareaktsioonide käigus temperatuuril ligikaudu 10 000 000 kraadi. (Päikese pinnal on temperatuur palju madalam, kõigest 6000 kraadi.) Kuni 30 protsenti energiast hajub atmosfääris või peegeldub pilvedel ja Maa pinnal, ülemistes kihtides neeldub kuni 20 protsenti energiast. pilved, umbes 50 protsenti jõuab maa või ookeani pinnale ja neeldub soojuse kujul. Rohelised taimed püüavad kinni vaid ebaolulise koguse energiast, vaid umbes 0,1–0,2 protsenti; see tagab kogu Maa bioloogilise ainete tsükli.

Rohelised taimed koguvad päikesekiire energiat, koguvad seda oma kehasse. Taimi söövad loomad eksisteerivad tänu energiale, mis sisenes nende kehasse koos toiduga, koos söödud taimedega. Kiskjad eksisteerivad lõpuks ka roheliste taimede salvestatud energial, kuna nad toituvad taimtoidulistest loomadest.

Seega muundatakse Päikese energia, mida algselt kasutasid rohelised taimed fotosünteesi protsessis, nende orgaaniliste ühendite keemiliste sidemete potentsiaalseks energiaks, millest taimede keha on ehitatud. Taime söönud looma kehas oksüdeeritakse need orgaanilised ühendid sellise energiahulga vabanemisega, mis kulus taime poolt orgaanilise aine sünteesiks. Osa sellest energiast kulub looma eluks ning osa muutub termodünaamika teise seaduse kohaselt soojuseks ja hajub ruumis.

Lõppkokkuvõttes liigub rohelise taime Päikeselt saadud energia ühelt organismilt teisele. Iga sellise üleminekuga muundub energia ühest vormist (taime eluenergia) teiseks (looma, mikroorganismi jne eluenergia). Iga sellise transformatsiooniga väheneb kasuliku energia hulk. Seetõttu liigub energia erinevalt ainete ringlusest, mis voolab nõiaringis, organismist organismi kindlas suunas. Toimub ühesuunaline energiavoog, mitte tsükkel.

Pole raske ette kujutada, et niipea kui Päike kustub, muutub kogu Maale kogunenud energia teatud ja suhteliselt lühikese aja möödudes järk-järgult soojuseks ning hajub kosmoses. Ainete ringlus biosfääris lakkab, kõik loomad ja taimed surevad. Päris sünge pilt... Elu lõpp Maal...

Siiski ei tohiks me selle järelduse pärast häbeneda. Päike paistab ju veel mitu miljardit aastat ehk siis vähemalt senikaua, kuni ürgsetest elusainekamakatest tänapäeva inimeseks arenenud Maal juba eksisteerib elu. Pealegi ilmus inimene ise Maale alles umbes miljon aastat tagasi. Sel perioodil jõudis ta kivikirvest kõige keerukamate elektrooniliste arvutiteni, tungis aatomi ja universumi sügavustesse,

Igasuguse energia üleminekuga ühest vormist teise kaasneb kasuliku energia hulga vähenemine, mis on Maast kaugemale jõudnud ja kosmost edukalt valdamas.

Inimese ja nii kõrgelt organiseeritud aine nagu tema aju tekkimine oli ja on elusate emade ja kogu biosfääri evolutsiooni jaoks erakordse tähtsusega. Alates selle loomisest on inimkond biomassi osana olnud märkimisväärse aja jooksul täielikult keskkonnast sõltuv. Kuid aju ja mõtlemise arenedes vallutab inimene üha enam loodust, tõuseb sellest kõrgemale, allutab selle enda huvidele. Veel 1929. aastal tegi A. P. Pavlov, rõhutades inimese üha suurenevat rolli orgaanilise maailma arengus Maal, ettepaneku nimetada kvaternaari perioodi inimtekkelisena ja seejärel V. I. Vernadski, uskudes, et inimkond loob uue intelligentse kesta. Maa ehk sfäärimeel pakkus välja nimetuse "noosfäär".

Inimtegevus muudab oluliselt ainete ringlust biosfääris. Umbes 50 miljardit tonni kivisütt on kaevandatud ja põletatud; kaevandatakse miljardeid tonne rauda ja muid metalle, naftat, turvast. Inimene on valdanud erinevaid energiavorme, sealhulgas aatomienergiat. Selle tulemusena ilmusid Maale täiesti uued keemilised elemendid ja sai võimalikuks ühe elemendi muundamine teisteks ning biosfääri kaasati suur hulk radioaktiivset kiirgust. Inimene on muutunud kosmilise korra suuruseks ja tema vaimujõud suudab lähitulevikus valdada selliseid energiavorme, mida me praegu isegi ei kahtlusta.

Maa biomass. Maa maal, alustades poolustest kuni ekvaatorini, suureneb biomass järk-järgult. Samal ajal kasvab ka taimeliikide arv. Tundra samblike ja sammaldega annab teed okas- ja laialehelistele metsadele, seejärel steppidele ja subtroopilisele taimestikule. Suurim taimede kontsentratsioon ja mitmekesisus toimub troopilistes vihmametsades. Puude kõrgus ulatub 110-120 meetrini. Taimed kasvavad mitmel tasandil, epifüüdid katavad puid. Loomaliikide arvukus ja mitmekesisus sõltub taimemassist ja suureneb ka ekvaatori poole. Metsades asuvad loomad erinevatel tasanditel. Suurimat elutihedust täheldatakse biogeotsenoosides, kus liigid on omavahel seotud toiduahelate kaudu. Toiduahelad, mis on omavahel põimunud, moodustavad keeruka võrgustiku keemiliste elementide ja energia ülekandmiseks ühelt lülilt teisele. Organismide vahel käib äge konkurents ruumi, toidu, valguse, hapniku omamise pärast. Inimesel on suur mõju maa biomassile. Selle mõjul vähenevad biomassi tootvad alad.

mulla biomass. Muld on keskkond, mis on vajalik taimede eluks ja biogeocenoosiks koos mitmesuguste pisikeste elusorganismidega. See on lahtine maakoore pinnakiht, mida atmosfäär ja organismid muudavad ning mida pidevalt täiendatakse orgaaniliste jäänustega. Elusorgaanilise aine moodustumine toimub maapinnal; orgaaniliste ainete lagunemine, nende mineraliseerumine toimub peamiselt pinnases. Muld tekkis organismide ja füüsikalis-keemiliste tegurite mõjul. Pinnase paksus koos pinnase biomassiga ja selle mõjul suureneb poolustelt ekvaatorini. Põhjapoolsetel laiuskraadidel on huumusel eriline tähtsus.

Biomassi jaotus maapinnal.

Muld on tihedalt asustatud elusorganismidega. Vihmavesi, sulav lumi rikastab seda hapnikuga ja lahustab mineraalsooli. Osa lahustest jääb pinnasesse, osa kantakse jõgedesse ja ookeani. Pinnas aurustab kapillaaride kaudu tõusva põhjavee. Toimub lahuste liikumine ja soolade sadestumine erinevates mullahorisontides.

Gaasivahetus toimub ka pinnases. Öösel gaaside jahutamisel ja kokkusurumisel tungib sellesse teatud hulk õhku. Õhuhapnikku neelavad loomad ja taimed ning see on osa keemilistest ühenditest. Õhuga pinnasesse tunginud lämmastikku püüavad kinni mõned bakterid. Päeval mulla kuumutamisel eralduvad gaasid: süsihappegaas, vesiniksulfiid, ammoniaak. Kõik pinnases toimuvad protsessid on kaasatud biosfääri ainete tsüklisse.

Inimese teatud tüüpi majandustegevus (põllumajandusliku tootmise keemiline töötlemine, naftasaaduste töötlemine jne) põhjustab biosfääris olulist rolli mängivate mullaorganismide massilist surma.

Ookeanide biomass. Maa hüdrosfäär ehk Maailmaookean võtab enda alla rohkem kui 2/3 planeedi pinnast. Vesi on suure soojusmahtuvusega, muudab ookeanide ja merede temperatuuri ühtlasemaks, leevendades äärmuslikke temperatuurimuutusi talvel ja suvel. Ookean külmub ainult poolustel, kuid jää all on elusorganisme.

Vesi on hea lahusti. Ookeanivee koostis sisaldab umbes 60 keemilist elementi sisaldavaid mineraalsooli, milles on lahustunud õhust tulev hapnik ja süsinikdioksiid. Ka veeloomad eraldavad hingates süsihappegaasi ning vetikad rikastavad fotosünteesi käigus vett hapnikuga.

Ookeani vee füüsikalised omadused ja keemiline koostis on väga püsivad ja loovad eluks soodsa keskkonna. Vetikate fotosüntees toimub peamiselt ülemises veekihis – kuni 100 m. Sellise paksusega ookeani pind on täidetud mikroskoopiliste üherakuliste vetikatega, mis moodustavad mikroplanktoni.

Plankton mängib ookeaniloomade toitumises olulist rolli. Copepod toituvad vetikatest ja algloomadest. Koorikloomi söövad heeringas ja muud kalad. Räime söövad röövkalad ja kajakad. Vaalad toituvad ainult planktonist. Ookeanis on lisaks planktonile ja vabalt ujuvatele loomadele palju põhja kinnitunud ja mööda seda roomavaid organisme. Põhja populatsiooni nimetatakse bentoseks. Ookeanis täheldatakse organismide kondenseerumist: planktonis, rannikul, põhjas. Elavad klastrid hõlmavad ka korallide kolooniaid, mis moodustavad riffe ja saari. Ookeanis, eriti selle põhjas, on levinud bakterid, mis muudavad orgaanilised jäägid anorgaanilisteks aineteks. Surnud organismid settivad aeglaselt ookeani põhja. Paljud neist on kaetud tulekivi- või lubjarikaste kestadega, samuti lubjarikaste kestadega. Ookeani põhjas moodustavad need settekivimid.

Praegu lahendavad mitmed riigid ookeanist magevee ja metallide ammutamise ning selle toiduressursside täielikuma kasutamise, kaitstes samal ajal kõige väärtuslikumaid loomi.

Hüdrosfääril on tugev mõju kogu biosfäärile. Igapäevased ja hooajalised kõikumised maa ja ookeani pinna kuumenemises põhjustavad soojuse ja niiskuse ringlust atmosfääris ning mõjutavad kliimat ja aineringe kogu biosfääris.

Nafta tootmine meredes, selle transport tankeritel ja muu inimtegevus toob kaasa maailma ookeani reostuse ja selle biomassi vähenemise.

Bioloogid on läbi viinud kvantitatiivse analüüsi biomassi globaalse jaotuse kohta Maal, mis moodustas kokku 550 miljardit tonni süsinikku. Selgus, et üle 80 protsendi sellest arvust langeb taimedele, maismaaorganismide kogubiomass on ligikaudu kaks suurusjärku suurem kui mereorganismidel ja inimeste osakaal on umbes 0,01 protsenti, kirjutavad teadlased Proceedings of the National Academy of Sciences.

Kvantitatiivsed andmed kõigi Maal elavate organismide kogubiomassi ja üksikute liikide vahel jaotumise kohta on tänapäeva bioloogia ja ökoloogia jaoks oluline teave: neid saab kasutada kogu biosfääri üldise dünaamika ja arengu ning selle reaktsiooni kliimaprotsessidele uurimiseks. koht planeedil. Nii biomassi ruumiline jaotus (geograafiliselt, sügavuse ja liikide elupaikade järgi) kui ka selle jaotus erinevate elusorganismide liikide vahel võib olla oluliseks näitajaks süsiniku ja teiste elementide transporditeede, aga ka ökoloogiliste vastastikmõjude või toiduahelate hindamisel. Praeguseks on aga tehtud kvantitatiivseid hinnanguid biomassi jaotumise kohta kas üksikute taksonite või mõne ökosüsteemi piires ning usaldusväärseid hinnanguid kogu biosfääri kohta pole veel tehtud.

Selliste andmete saamiseks viis Iisraeli ja USA teadlaste rühm Ron Milo (Ron Milo) juhtimisel Weizmanni teadusinstituudist läbi omamoodi loenduse kõigi loomaliikide kohta, hinnates nende biomassi ja geograafilist levikut. Teadlased kogusid kõik andmed mitmesajast asjakohasest teadusartiklist, misjärel töötlesid nad seda teavet väljatöötatud integreerimisskeemi abil, võttes arvesse liikide geograafilist levikut. Erinevatele liikidele omistatava biomassi kvantitatiivse indikaatorina kasutasid teadlased teavet erinevatele taksonitele langeva süsiniku massi kohta (st ei võetud arvesse näiteks vee massi). Nüüd on kõik saadud tulemused ja ka analüüsiks kasutatud programmid avalikud ning need on leitavad githubist.

Skemaatiline diagramm biomassi globaalse jaotuse andmete tuletamiseks olemasolevatest mittetäielikest andmetest, võttes arvesse keskkonnaparameetrite geograafilist jaotust

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

Saadud andmete analüüs näitas, et kõigi Maa elusorganismide kogubiomass on ligikaudu 550 miljardit tonni süsinikku. Samas moodustavad valdava enamuse sellest taimeriigi esindajad: 450 gigatonni süsinikku on üle 80 protsendi koguhulgast. Teisel kohal on ligikaudu 70 miljardi tonni süsinikuga bakterid, samal ajal kui loomad (2 miljardit tonni) on ka seente (12 miljardit tonni), arhee (7 miljardit tonni) ja algloomade (4 miljardit tonni) taga. Loomadest on lülijalgsetel suurim biomass (1 miljard tonni) ja näiteks liigi kogu biomass Homo sapiens on 0,06 miljardit tonni süsinikku – see on ligikaudu 0,01 protsenti kogu Maa biomassist.

Biomassi jaotus erinevate kuningriikide esindajate vahel (vasakul) ja loomariigi sees (paremal)

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

Biomassi jaotus erinevate elupaikade vahel: kokku kõikide elusorganismide kohta (vasakul) ja eraldi erinevate kuningriikide esindajate kohta (paremal)

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

Huvitaval kombel elab erinevates elupaikades maksimaalne biomassi järgi peamiste kuningriikide esindajate osakaal. Seega on enamik taimi maismaa liigid. Loomade maksimaalne biomass elab meredes ja ookeanides ning näiteks enamik baktereid ja arhee asub sügaval maa all. Samal ajal on maismaaorganismide kogubiomass umbes kaks suurusjärku suurem mereorganismide omast, mis uuringu autorite hinnangul moodustavad vaid 6 miljardit tonni süsinikku.

Teadlased märgivad, et täpse teabe puudumise tõttu arvutatakse saadud andmed väga suure määramatusega. Seega saab piisava usaldusväärsusega hinnata vaid taimede biomassi Maal, samas kui bakterite ja arheide puhul võivad saadud andmed erineda tegelikest andmetest 10 korda. Kõigi Maa elusorganismide kogubiomassi andmete määramatus ei ületa aga 70 protsenti.

Töö autorite sõnul põhinevad nende saadud tulemused praeguste teadusuuringute andmetel, mistõttu on neid võimalik kasutada tänapäevaste ökoloogiliste ja bioloogiliste hinnangute tegemiseks, isegi vaatamata üsna suurele veale. Teadlased märgivad ka, et andmete analüüsimisel suutsid nad välja selgitada need geograafilised piirkonnad, mille kohta on praegu väga vähe andmeid ja vaja on täiendavaid uuringuid. Teadlased loodavad, et tulevikus võimaldab andmete täpsustamine mitte ainult sellist analüüsi piisava geograafilise eraldusvõimega läbi viia, vaid ka jälgida selliste jaotuste muutumise dünaamikat ajas.

Viimasel ajal on teadlased jaotanud biomassi väiksemates süsteemides, uurides suuri metsi üle kogu Maa. Selgus, et enam kui poole metsa kogu biomassist moodustavad vaid üks protsent suurimatest puudest, mille läbimõõt ületab enamiku 60 sentimeetrit. Samas saab teatud geograafilistes piirkondades mõne loomaliigi puhul juba praegu teha dünaamilist analüüsi. Näiteks eelmisel aastal uurisid Euroopa ökoloogid Saksamaa rahvusparkides lendavate putukate biomassi ja seda, et 27 aastaga on see korraga vähenenud 76 protsenti.

Aleksander Dubov