Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

Трудится гидросфера и на восстановление нашего здоровья благодаря целебному действию многих минеральных вод, благодаря благодатному воздействию на организм человека морской воды и климата побережий. Не случайно прибрежная зона — это главная здравница многих стран мира, самой природой созданная для лечения и отдыха людей. В последние десятилетия широкое развитие получил оздоровительный речной и морской туризм, охвативший различные уголки земного шара.

Итак, все, что существует в биосфере, прямо или косвенно обязано созидательной работе воды, генетически или функционально связано с деятельностью гидросферы. И хотя наша планета немыслима и без всех других геосфер, многогранная ценность и незаменимость водной оболочки особенно наглядны и бесспорны. Поэтому прогрессивное человечество так обеспокоено судьбой океана, судьбой пресных и других вод, ведь все развитие цивилизации (от становления до современной бурной эволюции) было постоянно связано самыми тесными узами с водой — животворящей влагой Земли.

Не случайно вода воспета поэтами, писателями, а среди художников существует даже особая школа маринистов. И глубоко прав был В.И. Вернадский, когда говорил: «Природная вода охватывает и создает всю жизнь человека. Едва ли есть какое-нибудь другое тело, которое бы до такой степени определило его общественный уклад, быт, существование» (1960, с. 17).

Назначение воздушного океана

Воздушная среда… Какова ее роль во взаимодействии с другими геосферами? На первый взгляд может показаться, что эта роль проста. Ведь неверно усвоенный со школьной скамьи образ атмосферы как механической смеси ограниченного числа газов с их постоянным процентным содержанием мешает воспринимать воздушную оболочку такой, какая она есть на самом деле. А она весьма сложна не только по строению и динамике, о чем уже говорилось, но и по своим функциям. Кратко охарактеризуем их.

Среди гидросферных функций воздушной оболочки следует прежде всего назвать обеспечение ею круговорота воды на Земле. Ведь без динамичной атмосферы не было бы вечно длящегося водообмена между океаном и континентами, не было бы повторного выпадения осадков в результате конденсации и превращения в дождь влаги, образовавшейся за счет местного испарения.

Велика роль воздушной оболочки и как источника для гидросферы водорастворимых газов, в первую очередь CO₂ и O₂. Значение этого процесса трудно переоценить. Так, растворение кислорода в водоемах — важнейшее условие существования в них высокоорганизованных форм жизни, прежде всего разнообразных представителей царства рыб.

Кроме газов, атмосфера передает водной оболочке твердое вещество, попадающее в воздушные слои в результате ветровой эрозии почв, а также деятельности человека. Особенно в значительном количестве эоловая взвесь поднимается с земли во время пыльных бурь, которые могут приводить к колоссальному перемещению материала воздушным путем.

Наиболее ощутимо поступление эоловой взвеси в водоемы в засушливых районах. По данным А.П. Лисицына (1978), в аридных зонах северной части Тихого океана вклад привнесенного ветром вещества в формирование донных океанических осадков составляет: кремния, алюминия, кобальта, марганца — 2-20 %, железа и рубидия — 10–60 %, а хрома, меди, цинка, мышьяка — 60-100 %. О масштабах переноса над океаном твердого материала воздушными потоками говорит такой факт: в 1903 г. на территории Англии выпало 10 млн т красной пыли, перенесенной из Северо-Западной Африки. Движение этой пыли сопровождалось значительными выпадениями ее непосредственно на водную поверхность океана.

К числу несомненно важнейших функций атмосферы следует отнести передачу ею водной оболочке частично измененной солнечной радиации. Поглощенная гидросферой энергия нашего светила оказывается главным движителем многообразных процессов: динамики океанических масс, испарения, обеспечения жизнедеятельности водных организмов и др.

Педосферные и литосферные функции воздушной оболочки также весьма представительны. Атмосфера оказывается главным регулятором водно-теплового режима почв, является фактором физического выветривания и измельчения горных пород и их преобразования. Достойно пристального внимания и то, что атмосфера служит важным источником вещества для формирования почв, пород, полезных ископаемых. Достаточно сказать, что главнейший компонент почвенного гумуса — это углерод воздуха, усвоенный вначале растениями. Углерод атмосферы активно включается также в формирование ряда геологических пород и полезных ископаемых (карбонатные отложения, торф, каменный уголь, нефть и др.).

Следует особо отметить, что интенсивная хозяйственная деятельность во многом изменила педосферные и литосферные функции воздушной оболочки. Так, в связи со сведением естественного растительного покрова, с распашкой земель и осушением болот на огромных площадях все меньше остается почв и ландшафтов, аккумулирующих атмосферный углерод. В результате этого атмосфера все менее эффективно выполняет привычную для нее роль поставщика углерода для гумусообразования, торфообразования, формирования биомассы лесов. Не отданный вовремя углерод начинает накапливаться в воздушной оболочке, что усугубляется поступлением в нее углекислого и угарного газов в результате сжигания человеком созданных планетой горючих ископаемых.

Биологические и ноосферные функции атмосферы. Мы слились с воздушной оболочкой, ее окружение для нас естественно и логично. Особенно велика значимость атмосферы для высших форм жизни. Так, человек без воздуха может обходиться в тысячи раз меньше времени, чем без воды и пищи.

Одновременно атмосфера является энергетическим источником частично преобразованной солнечной радиации и поставщиком строительного материала для живых организмов в виде углерода, кислорода, водорода, азота и т. д. Тело человека по вещественному составу, по данным В.И. Вернадского (1987), на 65 % состоит из кислорода, на 18 % из углерода, на 10 % из водорода, на 2,5 % из азота. На остальные элементы (а их несколько десятков — Р, К, Na, Cl, S, Fe, Mg и др.) приходятся доли процента, лишь содержание кальция составляет 1,4 %.

Кроме того, атмосфера выполняет важнейшую роль защитного экрана от «жесткого» космического излучения. Эту функцию берет на себя прежде всего озоновый экран, расположенный в стратосфере на высоте 20–40 км. Формируется он вследствие поглощения молекулами 0₂ солнечного излучения и перехода их в возбужденное состояние при тройных соударениях, в результате чего образуется озон — O₃. Но общая масса озона очень мала. Если весь рассредоточенный в стратосфере озон собрать воедино, то из него можно образовать вокруг Земли только небольшую сплошную озоновую пленку (приведенный слой) толщиной лишь около 0,3 см.

Концентрация озона зависит от общего содержания в атмосфере кислорода и газообразных примесей, способных проникать в стратосферу и вступать в реакции с озоном, в ходе которых он расходуется. Особое беспокойство вызывают периодически появляющиеся «дыры» в озоновом экране над Арктикой и Антарктикой.

Полагают, что наибольший вред озоновому слою наносят газы группы фреонов, широко применяемые во многих холодильных установках. Значительную опасность представляет и закись азота (N₂O), в изобилии попадающая в атмосферу при нерациональном использовании азотных удобрений. При существующих способах внесения азот удобрений усваивается растениями лишь на 15–25 %, все остальное уходит в почву, попадает в гидросферу и воздушную оболочку.

Так что техногенный этап в развитии общества вызвал деградацию не только непосредственно окружающей нас среды, но и воздушных слоев, отстоящих от поверхности Земли на десятки километров. Понятно, с какой тревогой должны мы относиться к дальнейшему загрязнению воздушного океана. Прекратить этот губительный процесс, не дать разрушить важнейшие экологические функции атмосферы — одна из главнейших задач нынешнего дня. Нельзя ни на минуту забывать, что жизнь в современных ее высокоорганизованных формах сложилась в кислородной атмосфере, т. е. в воздушной оболочке сегодняшнего типа, история развития которой во многом предопределила характер биологической эволюции Земли.