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

I I V a ja sam o b o l o h Do A h e m l I

Posvuda na Zemlji, kamo god okreneš pogled, život vlada. Posvuda možete pronaći neke biljke i životinje. A koliko još postoji organizama koji su nevidljivi golim okom! Najjednostavnije jednostanične životinje i mikroskopske alge, brojne gljive, bakterije, virusi...

Danas je poznato do 500 tisuća vrsta biljaka i oko 1,5 milijuna vrsta životinja. Ali nisu sve vrste još otkrivene i opisane. A ako zamislite koliko jedinki ima svaka vrsta!.. Pokušajte izbrojati jele u tajgi, ili maslačka na livadi, ili klasja pšenice u jednom polju... Koliko mrava živi u jednom mravinjaku, kako koliko kiklopa ili dafnija u jednoj lokvi, koliko je vjeverica u šumi, koliko štuka, grgeča ili žohara ima u jednom jezeru?.. A kad se pokušaju prebrojati mikroorganizmi dobiju se zaista nevjerojatne brojke.

Dakle, u1 gram U prosjeku šumsko tlo sadrži:

bakterije -400.000.000,

gljive - 2.000.000,

alge - 100.000,

protozoe - 10.000.

U to vjeruju mikrobiolozi sa Sveučilišta Georgia ima samo 5,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 na Zemlji (5 nemilijuna) bakterije . Ovo iznosi 70% mase cjelokupnog života na planeti.

Svo to nebrojeno mnoštvo živih bića nije smješteno kaotično i nasumično, već strogo prirodno, u određenom redu, prema zakonima života povijesno uspostavljenim na Zemlji. Evo što o tome piše američki biolog K. Willie: “Na prvi pogled može se učiniti da se svijet živih bića sastoji od nezamislive raznolikosti biljaka i životinja, koje se međusobno razlikuju i svaka ide svojim putem. Međutim, detaljnije proučavanje pokazuje da svi organizmi, i biljni i životinjski, imaju iste osnovne životne potrebe, susreću se s istim problemima: dobivanje hrane kao izvora energije, osvajanje životnog prostora, razmnožavanje itd. U tijeku rješavanja Zbog ovih problema, biljke i životinje formirale su veliku raznolikost različitih oblika, od kojih je svaki prilagođen životu u danim uvjetima okoliša. Svaki se oblik prilagodio ne samo fizičkim uvjetima okoliša - stekao je otpornost na fluktuacije unutar određenih granica vlažnosti, vjetra, osvjetljenja, temperature, gravitacije itd., nego i biotskom okolišu - svim biljkama i životinjama koje žive u istoj zoni.

Pravilno raspoređen na Zemlji, cijeli skup organizama čini živi omotač našeg planeta – biosferu. Zasluge za razvoj pojma "biosfera" i pojašnjenje njene planetarne uloge pripadaju ruskom akademiku V. I. Vernadskom, iako je sam termin korišten još krajem prošlog stoljeća. Što je biosfera i zašto joj se pridaje tolika važnost?

Površinski dijelovi Zemlje sastoje se od tri mineralne, anorganske ljuske: litosfera – tvrdi kameni omotač Zemlje; hidrosfera - tekuća, nekontinuirana ljuska, uključujući sva mora, oceane i unutarnje vode - Svjetski ocean; atmosfera je plinovita ljuska.

Cijelu hidrosferu, gornje dijelove litosfere i donje slojeve atmosfere naseljavaju životinje i biljke. Suvremena biosfera nastala je u procesu nastanka i daljnjeg povijesnog razvoja žive tvari. Od 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 tijekom tog vremena svi vanjski slojevi zemljine kore bili obrađeni vitalnom aktivnošću organizama za 99 posto. Dakle, Zemlja kakvu mi doživljavamo, na kojoj živimo, u velikoj je mjeri proizvod aktivnosti organizama.

Život, koji je nastao na Zemlji kao rezultat prirodnog razvoja materije, tijekom mnogo milijuna godina svog postojanja u obliku raznih organizama, promijenio je izgled našeg planeta.

Svi organizmi u biosferi zajednički tvore biomasu ili "živu tvar", koja ima moćnu energiju koja mijenja zemljinu koru i atmosferu. Ukupna težina biljne mase je oko 10.000 milijardi, a životinjske mase oko 10 milijardi tona, što je otprilike 0,01 posto težine cijele biosfere s njenim krutim, tekućim i plinovitim staništima. Procjenjuje se da je biomasa svih živih bića koja nastanjuju Zemlju, približno milijardu godina nakon pojave života, trebala biti višestruko veća od mase našeg planeta. Ali to se nije dogodilo.

Zašto se biomasa značajno ne nakuplja? Zašto se drži na određenoj razini? Uostalom, biomasa kao živa tvar teži stalnom razvoju, usavršavanju i stalnom nakupljanju u procesu tog razvoja, u procesu razmnožavanja i rasta živih bića.

Ali to se ne događa jer svaki element od kojeg je izgrađeno tijelo organizma uzima se iz okoline, a zatim se preko niza drugih organizama opet vraća u okolnu, anorgansku sredinu, iz koje opet ulazi u sastav živa tvar, biomasa. Posljedično, svaki element koji čini živu materiju ona višestruko koristi.

Međutim, to ne treba shvatiti u apsolutnom smislu. S jedne strane, neki od elemenata izlaze iz ciklusa tvari, budući da se na Zemlji nakupljaju organski spojevi u obliku naslaga ugljena, nafte, treseta, uljnog škriljevca itd. S druge strane, čovjek , svojim djelovanjem može osigurati intenzivniji proces akumulacije biomase koji se očituje kontinuiranim povećanjem prinosa usjeva i produktivnosti domaćih životinja.

Ali sve to nimalo ne odbacuje opće pravilo. Biomasa se na Zemlji još uvijek značajno ne akumulira, već se stalno održava na nekoj određenoj razini, iako ta razina nije apsolutna i stalna. To se događa jer se biomasa kontinuirano uništava i ponovno stvara iz istog građevinskog materijala, unutar njezinih granica odvija se kontinuirano kruženje tvari. V. I. Vernadsky piše: “Život zahvaća značajan dio atoma koji čine materiju zemljine površine. Pod njegovim utjecajem ti su atomi u neprekidnom intenzivnom kretanju. Od njih se stalno stvaraju milijuni raznolikih spojeva. I taj proces traje bez prekida desecima milijuna godina, od najstarijih arheozojskih era do našeg vremena. Nema kemijske sile na zemljinoj površini koja je stalno aktivnija, a time i snažnija u svojim krajnjim učincima, od živih organizama uzetih kao cjelina.

Ovaj ciklus, koji se javlja kao rezultat vitalne aktivnosti organizama, naziva se biološkim ciklusom tvari. Moderni karakter poprimila je pojavom zelenih biljaka koje provode proces fotosinteze. Od tog vremena uvjeti za razvoj žive tvari na Zemlji dobili su potpuno drugačiji karakter.

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

Svaki hektar Zemlje sadrži do 2,5 tone ugljičnog dioksida (CO2). Kako su izračuni pokazali, usjevi, primjerice, šećerne trske apsorbiraju i do 8 tona ugljika po hektaru koji se koristi za izgradnju tijela ovih biljaka. Kao rezultat toga, zelene biljke su se koristile oko nekoliko stotina godina

To bi bila cijela rezerva ugljika. Ali to se ne događa jer organizmi u procesu disanja oslobađaju značajne količine ugljičnog dioksida, a još više ugljika oslobađaju bakterije truljenja i gljivice, uništavajući ugljikove spojeve sadržane u mrtvim tijelima životinja i biljaka. Dio ugljika ipak napušta sferu "kruženja", taloži se u obliku naslaga nafte, ugljena, treseta itd., u koje se pretvaraju mrtve biljke i životinje. Ali taj se gubitak ugljika kompenzira uništavanjem karbonata stijena, au suvremenim uvjetima i izgaranjem golemih količina izvađenog goriva. Kao rezultat toga, čini se da ugljik neprestano teče iz atmosfere kroz zelene biljke, životinje i mikroorganizme natrag u atmosferu. Dakle, ukupne rezerve ugljika u biosferi ostaju približno konstantne. Može se s 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 ugljikov dioksid i ponovno se vraćao u sastav žive tvari, biomasa.

U suvremenim uvjetima ugljik u procesu biološkog kruženja tvari prolazi kroz sljedeće faze: 1) zelene biljke, stvaratelji organske tvari, apsorbiraju ugljik iz atmosfere i unose ga u sastav svojih tijela; 2) životinje, odnosno potrošači, jedući biljke, grade ugljikove spojeve svoga tijela od svojih ugljikovih spojeva; 3) bakterije, kao i neki drugi organizmi, odnosno razlagači, uništavaju organsku tvar mrtvih biljaka i životinja i oslobađaju ugljik, koji opet odlazi u atmosferu kao ugljikov dioksid.

Još jedna važna komponenta aminokiselina i proteina u biomasi je dušik. Izvor dušika na Zemlji su nitrati koje biljke apsorbiraju iz tla i vode. Životinje koje jedu biljke sintetiziraju svoju protoplazmu iz biljnih aminokiselina i proteina. Bakterije truljenja pretvaraju dušikove spojeve iz mrtvih tijela tih organizama u amonijak. Nitrifikacijske bakterije zatim pretvaraju amonijak u nitrite i nitrate. Denitrifikacijske bakterije vraćaju dio dušika u atmosferu. Ali na Zemlji su se u procesu evolucije žive tvari pojavili organizmi sposobni vezati slobodni dušik i pretvoriti ga u organske spojeve. To su neke modrozelene alge, zemljišne alge, kao i kvržične bakterije uz stanice korijena mahunarki. Kada ovi organizmi uginu, dušik u njihovom tijelu pretvara se u soli dušične kiseline pomoću nitrificirajućih bakterija.

Sličan ciklus provode voda, fosfor i mnoge druge tvari koje su dio žive tvari i mineralnih ljuski biosfere. Kao rezultat toga, svi elementi, uz rijetke iznimke, uvučeni su u najgrandioznije u smislu njihove skala kontinuirano pokretni tok - biološki ciklus tvari. “Prestanak života neizbježno bi bio povezan s prestankom kemijskih promjena, ako ne cijele zemljine kore, onda barem njezine površine – lica Zemlje, biosfere”, piše akademik V. I. Vernadsky.

Ova ideja Vernadskog posebno je jasno potvrđena ulogom koju kisik, proizvod biljne fotosinteze, igra u procesu njezinog ciklusa. Gotovo sav kisik u zemljinoj atmosferi nastao je i održava se na određenoj razini djelovanjem zelenih biljaka. Organizmi ga konzumiraju u velikim količinama tijekom disanja. Ali, osim toga, posjedujući ogromnu kemijsku aktivnost, kisik se neprekidno spaja s gotovo svim ostalim elementima.

Da zelene biljke ne proizvode tolike količine kisika, on bi potpuno nestao iz atmosfere za otprilike 2000 godina. Promijenio bi se cjelokupni izgled Zemlje, nestali bi gotovo svi organizmi, prestali bi svi oksidativni procesi u fizičkom dijelu biosfere... Zemlja bi postala planet bez života. Prisutnost slobodnog kisika u atmosferi planeta ukazuje da na njoj postoji život, živa tvar i biosfera. A budući da postoji biosfera, gotovo svi elementi okoliša uvučeni su u grandiozni, beskrajni ciklus tvari.

Procjenjuje se da u moderno doba sav kisik u atmosferi kruži kroz organizme (vezan disanjem i otpušten fotosintezom) svakih 2000 godina, da sav ugljikov dioksid u atmosferi kruži u suprotnom smjeru svakih 300 godina, te da sva voda na Zemlji se razgrađuje i ponovno stvara fotosintezom i disanjem tijekom 2.000.000 godina.

Doktrina biosfere temelji se na geokemijskim istraživanjima, prvenstveno ciklusima kisika i ugljika koje je proučavao V. I. Vernadsky. On je prvi predložio da kisik sadržan u modernoj atmosferi nastaje kao rezultat fotosintetske aktivnosti biljaka.

Izvanredni prirodoslovac V. I. Vernadsky imao je nevjerojatnu sposobnost da svojom oštrom i briljantnom mišlju obuhvati gotovo sva područja moderne prirodne znanosti. U svojim je razmišljanjima i koncepcijama bio daleko ispred svoje suvremene razine znanja i predvidio njihov razvoj desetljećima unaprijed. Još 1922. godine Vernadsky je pisao o čovjekovom skorom ovladavanju golemim zalihama nuklearne energije, a krajem 30-ih godina prošlog stoljeća predvidio je nadolazeću eru ulaska čovjeka u svemir. Stajao je u ishodištu mnogih znanosti o Zemlji - genetske mineralogije, geokemije, biogeokemije, radiogeologije i stvorio doktrinu Zemljine biosfere, koja je postala vrhunac njegova stvaralaštva.

Znanstveno istraživanje V. I. Vernadskog stalno je bilo povezano s ogromnim organizacijskim radom. Bio je inicijator stvaranja Komisije za proučavanje prirodnih proizvodnih snaga Rusije, jedan od organizatora Ukrajinske akademije znanosti i njezin prvi predsjednik. Na inicijativu Vernadskog, Institut za geografiju, Institut za mineralogiju i geokemiju nazvan po M. V. Lomonosovu, Institut za radij, keramiku i optički institut, Biogeokemijski laboratorij, koji je sada postao Institut za geokemiju i analitičku kemiju nazvan po V. I. Vernadskom, i Povjerenstvo za proučavanje stvoreni su u sustavu Akademije znanosti SSSR-a.permafrost, kasnije transformiran u V. A. Obruchev Institut za permafrost Science, Povjerenstvo za povijest znanja, sada Institut za povijest prirodnih znanosti i tehnologije, Odbor za meteorite, Komisija za izotope, Uran i mnogi drugi. Konačno, došao je na ideju o stvaranju Međunarodnog povjerenstva za određivanje geološke starosti Zemlje

TOK ENERGIJE U BIOSFERI

Ciklusi svih tvari su zatvoreni; u njima se opetovano koriste isti atomi. Stoga nije potrebna nova tvar za izvođenje ciklusa. Ovdje se očituje zakon održanja materije prema kojem materija nikada ne nastaje niti nestaje. Ali transformacija tvari unutar biogenog ciklusa zahtijeva energiju. Kakva se energija koristi za izvođenje ovog grandioznog procesa?


Glavni izvor energije potrebne za život na Zemlji, a time i za provedbu biološkog ciklusa tvari, je sunčeva svjetlost, odnosno energija koja nastaje u dubinama Sunca tijekom nuklearnih reakcija na temperaturi od približno 10.000.000 stupnjeva. (Temperatura na površini Sunca znatno je niža, samo 6000 stupnjeva.) Do 30 posto energije rasprši se u atmosferi ili se reflektira od oblaka i površine Zemlje, do 20 posto apsorbira se u gornjim slojevima oblaka, a otprilike 50 posto dospijeva na površinu kopna ili oceana i apsorbira se u obliku topline. Samo malenu količinu energije, samo oko 0,1 do 0,2 posto, hvataju zelene biljke; To je ono što osigurava cjelokupni biološki ciklus tvari na Zemlji.

Zelene biljke akumuliraju energiju sunčevih zraka i pohranjuju je u svojim tijelima. Životinje koje se hrane biljkama postoje zahvaljujući energiji koja je ušla u njihovo tijelo zajedno s hranom, s pojedenim biljkama. Predatori u konačnici postoje i zahvaljujući energiji koju akumuliraju zelene biljke, jer se hrane biljojedima.

Tako se energija Sunca, koju su izvorno koristile zelene biljke u procesu fotosinteze, pretvara u potencijalnu energiju kemijskih veza onih organskih spojeva od kojih je izgrađeno samo tijelo biljke. U tijelu životinje koja je pojela biljku ti se organski spojevi oksidiraju, oslobađajući istu količinu 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 u prostoru.

U konačnici, energija koju zelena biljka prima od Sunca prenosi se s jednog organizma na drugi. Svakim takvim prijelazom energija se transformira iz jednog oblika (životna energija biljke) u drugi (životna energija životinje, mikroorganizma itd.). Sa svakom takvom transformacijom smanjuje se količina korisne energije. Prema tome, za razliku od kruženja tvari, koje teče u zatvorenom 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 postupno, nakon određenog i relativno kratkog vremena, pretvoriti u toplinu i raspršiti u svemiru. Prestat će kruženje tvari u biosferi, sve životinje i biljke će umrijeti. Prilično sumorna slika... Kraj života na Zemlji...

Međutim, ne treba nas zbuniti ovaj zaključak. Uostalom, Sunce će sjati još nekoliko milijardi godina, odnosno barem onoliko koliko na Zemlji postoji život koji se razvio od primitivnih grudica žive tvari do suvremenog čovjeka. Štoviše, sam se čovjek pojavio na Zemlji prije otprilike milijun godina. U tom je razdoblju prošao put od kamene sjekire do najsloženijih elektroničkih računala, prodro u dubine atoma i Svemira,

Svaki prijelaz energije iz jednog oblika u drugi praćen je smanjenjem količine korisne energije.Otišla je izvan Zemlje i uspješno istražuje svemir.

Pojava čovjeka i tako visoko organizirane materije kao što je njegov mozak bila je i jest od iznimne važnosti za evoluciju živih majki i cijele biosfere. Od svog nastanka, čovječanstvo je kao dio biomase značajno vrijeme u potpunosti ovisilo o okolišu. Ali kako se mozak i mišljenje razvijaju, čovjek sve više osvaja prirodu, izdiže se iznad nje, podređuje je svojim interesima. Još 1929. godine A. P. Pavlov, naglašavajući sve veću ulogu čovjeka u razvoju organskog svijeta na Zemlji, predložio je da se razdoblje kvartara nazove "antropocenom", a zatim V. I. Vernadski, vjerujući da čovječanstvo stvara novu, inteligentnu ljušturu Zemljin ili sferni um predložio je naziv "noosfera".

Ljudska aktivnost značajno mijenja ciklus tvari u biosferi. Iskopano je i spaljeno oko 50 milijardi tona ugljena; Iskopavaju se milijarde tona željeza i drugih metala, nafte i treseta. Čovjek je ovladao raznim oblicima energije, pa tako i atomskom. Kao rezultat toga, na Zemlji su se pojavili potpuno novi kemijski elementi i pojavila se mogućnost transformacije jednih elemenata u druge, a velika količina radioaktivnog zračenja ušla je u biosferu. Čovjek je postao veličina kozmičkog reda i snagom svog uma u skoroj budućnosti moći će ovladati takvim oblicima energije kojih sada nismo ni svjesni.

Biomasa Zemlje. Na kopnu Zemlje, počevši od polova do ekvatora, biomasa se postupno povećava. Istodobno se povećava broj biljnih vrsta. Tundra s lišajevima i mahovinama ustupa mjesto crnogoričnim i listopadnim šumama, zatim stepama i suptropskoj vegetaciji. Najveća koncentracija i raznolikost biljaka nalazi se u tropskim prašumama. Visina stabala doseže 110-120 m. Biljke rastu u nekoliko slojeva, epifiti prekrivaju stabla. Broj i raznolikost životinjskih vrsta ovise o biljnoj masi i također se povećavaju prema ekvatoru. U šumama su životinje smještene u različitim slojevima. Najveća gustoća života opažena je u biogeocenozama, gdje su vrste povezane prehrambenim lancima. Prehrambeni lanci, isprepleteni, tvore složenu mrežu prijenosa kemijskih elemenata i energije s jedne karike na drugu. Između organizama postoji žestoko natjecanje za posjedovanje prostora, hrane, svjetla i kisika. Ljudi imaju velik utjecaj na kopnenu biomasu. Pod njegovim utjecajem smanjuju se površine koje proizvode biomasu.

Biomasa tla. Tlo je okoliš neophodan za život biljaka i biogeocenozu s nizom sićušnih živih organizama. Ovo je rahli površinski sloj zemljine kore, modificiran atmosferom i organizmima koji se stalno nadopunjuje organskim ostacima. Stvaranje žive organske tvari događa se na površini zemlje; Razgradnja organskih tvari i njihova mineralizacija odvijaju se uglavnom u tlu. Tlo je nastalo pod utjecajem organizama i fizikalno-kemijskih čimbenika. Debljina tla, zajedno s površinskom biomasom i pod njezinim utjecajem, raste od polova prema ekvatoru. U sjevernim geografskim širinama humus je od posebne važnosti.

Raspodjela biomase na površini zemlje.

Tlo je gusto naseljeno živim organizmima. Voda od kiše i topljenja snijega obogaćuje je kisikom i otapa mineralne soli. Neke od otopina zadržavaju se u tlu, dok druge prenose u rijeke i oceane. Tlo isparava podzemnu vodu koja se diže kroz kapilare. Dolazi do kretanja otopina i taloženja soli u različitim horizontima tla.

Izmjena plinova također se događa u tlu. Noću, kada se plinovi ohlade i stisnu, u njih prodire nešto zraka. Kisik iz zraka apsorbiraju životinje i biljke te je dio kemijskih spojeva. Dušik koji sa zrakom prodire u tlo hvataju neke bakterije. Tijekom dana, kada se tlo zagrijava, oslobađaju se plinovi: ugljični dioksid, sumporovodik, amonijak. Svi procesi koji se odvijaju u tlu uključeni su u ciklus tvari u biosferi.

Neki oblici ljudske gospodarske aktivnosti (kemijska poljoprivredna proizvodnja, rafiniranje naftnih derivata i dr.) uzrokuju masovnu smrt organizama u tlu koji igraju važnu ulogu u biosferi.

Biomasa Svjetskog oceana. Zemljina hidrosfera, odnosno Svjetski ocean, zauzima više od 2/3 površine planeta. Voda ima veliki toplinski kapacitet, što temperaturu oceana i mora čini ravnomjernijom, ublažavajući ekstremne temperaturne promjene zimi i ljeti. Ocean se smrzava samo na polovima, ali živi organizmi postoje i ispod leda.

Voda je dobro otapalo. Oceanska voda sadrži mineralne soli koje sadrže oko 60 kemijskih elemenata, u njoj su otopljeni kisik i ugljični dioksid koji dolaze iz zraka. Vodene životinje disanjem ispuštaju i ugljični dioksid, a alge procesom fotosinteze vodu obogaćuju kisikom.

Fizička svojstva i kemijski sastav oceanskih voda vrlo su postojani i stvaraju okoliš povoljan za život. Fotosinteza algi odvija se uglavnom u gornjem sloju vode - do 100 m. Površina oceana u ovom sloju ispunjena je mikroskopskim jednostaničnim algama koje tvore mikroplankton.

Plankton je od primarne važnosti u prehrani oceanskih životinja. Kopepodi se hrane algama i protozoama. Rakovima se hrane haringe i druge ribe. Haringe se koriste kao hrana grabežljivim ribama i galebovima. Usati kitovi hrane se isključivo planktonom. U oceanu, osim planktona i slobodno plivajućih životinja, postoji mnogo organizama pričvršćenih za dno i pužući po njemu. Stanovništvo dna naziva se bentos. U oceanu se promatraju koncentracije organizama: planktonskih, obalnih, pridnenih. Žive koncentracije također uključuju kolonije koralja koje tvore grebene i otoke. U oceanu, osobito na dnu, česte su bakterije koje pretvaraju organske ostatke u anorganske tvari. Mrtvi organizmi polako se talože na dno oceana. Mnogi od njih prekriveni su kremenim ili vapnenim školjkama, kao i vapnenim školjkama. Oni tvore sedimentne stijene na dnu oceana.

Trenutačno brojne zemlje rješavaju problem vađenja slatke vode i metala iz oceana i potpunijeg iskorištavanja njegovih prehrambenih resursa uz zaštitu najvrjednijih životinja.

Hidrosfera ima snažan utjecaj na cijelu biosferu. Dnevne i sezonske fluktuacije u zagrijavanju površine kopna i oceana uzrokuju kruženje topline i vlage u atmosferi te utječu na klimu i cikluse tvari u cijeloj biosferi.

Proizvodnja nafte u morima, njezin transport tankerima i druge ljudske aktivnosti dovode do onečišćenja Svjetskog oceana i smanjenja njegove biomase.

Biolozi su proveli kvantitativnu analizu globalne distribucije biomase na Zemlji, koja je iznosila ukupno 550 milijardi tona ugljika. Pokazalo se da više od 80 posto tog broja dolazi od biljaka, ukupna biomasa kopnenih organizama je oko dva reda veličine veća od one u moru, a udio ljudi je oko 0,01 posto, pišu znanstvenici u Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti.

Kvantitativni podaci o ukupnoj biomasi svih živih organizama na Zemlji i njezinoj raspodjeli među pojedinim vrstama važan su podatak za suvremenu biologiju i ekologiju: pomoću njih se može proučavati opća dinamika i razvoj cijele biosfere, njezin odgovor na klimatske procese koji se odvijaju. na planetu. I prostorna distribucija biomase (geografski, po dubini i staništima vrsta) i njezina distribucija među različitim vrstama živih organizama mogu poslužiti kao važan pokazatelj u procjeni transportnih putova ugljika i drugih elemenata, kao i ekoloških interakcija ili prehrambenih lanaca. Međutim, do danas su napravljene kvantitativne procjene distribucije biomase ili za pojedine svojte ili unutar pojedinih ekosustava, a još uvijek nisu napravljene pouzdane procjene cjelokupne biosfere.

Kako bi došli do takvih podataka, skupina znanstvenika iz Izraela i Sjedinjenih Američkih Država, predvođena Ronom Milom s Weizmann instituta, provela je svojevrsni popis svih životinjskih vrsta, procjenjujući njihovu biomasu i zemljopisnu rasprostranjenost. Znanstvenici su prikupili sve podatke iz nekoliko stotina aktualnih znanstvenih članaka, a zatim obradili te informacije koristeći razvijenu integracijsku shemu uzimajući u obzir geografsku rasprostranjenost vrsta. Kao kvantitativni pokazatelj biomase koja se može pripisati različitim vrstama, znanstvenici su koristili informacije o masi ugljika koja pada na različite taksone (to jest, masa vode, na primjer, nije uzeta u obzir). Sada su svi dobiveni rezultati, kao i programi korišteni za analizu, javno dostupni i nalaze se na githubu.

Shematski dijagram za dobivanje podataka o globalnoj distribuciji biomase na temelju 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 dobivenih podataka pokazala je da ukupna biomasa svih živih organizama na Zemlji iznosi približno 550 milijardi tona ugljika. Istodobno, veliku većinu sadrže predstavnici biljnog carstva: 450 gigatona ugljika je više od 80 posto ukupnog. Bakterije su na drugom mjestu: približno 70 milijardi tona ugljika, dok su životinje (2 milijarde tona) također na drugom mjestu nakon gljiva (12 milijardi tona), arheja (7 milijardi tona) i protozoa (4 milijarde tona). Među životinjama najveću biomasu imaju člankonošci (1 milijarda tona), a npr. ukupna biomasa vrste Homo sapiens iznosi 0,06 milijardi tona ugljika - to je oko 0,01 posto ukupne biomase na Zemlji.

Raspodjela 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 zasebno za predstavnike različitih kraljevstava (desno)

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

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

Znanstvenici napominju da se zbog nedostatka točnih informacija dobiveni podaci izračunavaju s vrlo velikim nesigurnostima. Dakle, možemo pouzdano procijeniti samo biomasu biljaka na Zemlji, ali za bakterije i arheje dobiveni podaci mogu se razlikovati od stvarnih za faktor 10. No, nesigurnost podataka o ukupnoj biomasi svih živih organizama na Zemlji ne prelazi 70 posto.

Prema autorima rada, njihovi se rezultati temelje na podacima iz aktualnih znanstvenih istraživanja, pa se stoga mogu koristiti za suvremene ekološke i biološke procjene, čak i unatoč prilično velikoj pogrešci. Znanstvenici također napominju da su analizom podataka uspjeli identificirati ona zemljopisna područja za koja trenutno postoji vrlo malo podataka te su potrebna dodatna istraživanja. Istraživači se nadaju da će u budućnosti pročišćeni podaci omogućiti ne samo provođenje sličnih analiza s dovoljnom geografskom rezolucijom, već i praćenje dinamike promjena u takvim distribucijama tijekom vremena.

Nedavno su znanstvenici distribuirali biomasu u manje sustave promatrajući velike šume diljem Zemlje. Pokazalo se da više od polovice ukupne šumske biomase dolazi od samo jedan posto najvećih stabala, od kojih većina prelazi 60 centimetara u promjeru. Istodobno, za neke životinjske vrste u određenim geografskim područjima već je moguće provesti dinamičku analizu. Primjerice, prošle su godine europski ekolozi proučavali biomasu letećih insekata u njemačkim nacionalnim parkovima i otkrili da se tijekom 27 godina smanjila za 76 posto.

Aleksandar Dubov