Внешней геосферой Земли является атмосфера, которая в свою очередь делится
на три подслоя: тропосферу, стратосферу и ионосферу. Каждая из этих субсфер
характеризуется резко выраженными физическими особенностями и несет строго
определенную функциональную нагрузку. Границы между этими слоями выражены
нерезко, а их высоты меняются как со временем, так и с широтой места. Верхняя
граница тропосферы находится в пределах от 8 до 18 км. Тропосфера объединяет
более 79% массы атмосферы. Стратосфера простирается до высоты около 80 км,
составляя примерно 20% общей массы атмосферы. Выше стратосферы расположена
ионосфера, содержащая менее 0,5% всей массы атмосферы.
Тропосфера, в которой сосредоточен почти весь водяной пар, характеризуется
почти полной прозрачностью по отношению к проходящей через нее коротковолновой
солнечной радиации и значительным поглощением длинноволнового (теплового)
излучения Земли, вызываемым главным образом водяным паром и облаками. Поэтому
тропосфера нагревается преимущественно от земной поверхности, следствием чего
является падение температуры с высотой. Это, в свою очередь, приводит к
вертикальному перемешиванию воздуха, конденсации водяного пара, образованию
облаков и выпадению осадков. В состав тропосферы входят (по объему): 78,08%
азота; 20,95% кислорода; 0,93% аргона и около 0,03% углекислого газа. 0,01%
составляют вместе водород, неон, гелий, криптон, ксенон, аммиак, перекись
водорода, йод и др.
Состав сухого воздуха в стратосфере отличается весьма важной особенностью -
возрастанием с высотой как общей концентрации, так и относительного содержания
озона (трехатомного кислорода). Озон образуется в стратосфере в результате
диссоциации молекул кислорода под действием ультрафиолетового излучения Солнца
и последующего соединения образовавшегося атома кислорода с другой молекулой
кислорода. Озон расположен в атмосфере в виде рассеяного слоя, простирающегося
от Земной поверхности примерно до 60 км. Если весь озон в атмосфере
сконцентрировать в виде слоя при наземном давлении, то образовалась бы пленка
толщиной в 2 - 3 мм. Несмотря на столь ничтожное количество, роль озона в
атмосфере исключительно велика, вследствие чрезвычайно сильного поглощения
озоном как солнечной радиации, так и земного излучения. Так, вследствие
поглощения озоном ультрафиолетовое излучение Солнца почти совершенно не
доходит до тропосферы.
Ионосфера - внешняя область атмосферы, на которую падает многообразное
излучение Солнца и звезд. Ее состав в основном представлен атомарным
кислородом и рядом других веществ.
Между атмосферой и твердой каменной земной корой располагается прерывистая
водная оболочка - гидросфера, покрывающая в настоящее время 70,8% (361 млн.
кв. км) поверхности Земли. Она представлят собой совокупность океанов, морей и
континентальных водных бассейнов. Химический состав гидросферы выражается
следующими цифрами: O - 85,82%, H - 10,72%, Cl - 1,9%, Na - 1,05%, Mg - 0,14%,
S - 0,088%, Ca - 0,04%, K - 0,038% и т.д. Возраст гидросферы составляет не
менее 2 млрд. лет. В гидросфере впервые зародилась Жизнь на Земле. Эволюция
организмов продолжалась здесь в течение всего докембрия, и лишь в начале
палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных
организмов на сушу. Главной составной частью гидросферы является вода - одно
из самых распространенных на Земле веществ. Много воды находится в
газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и
льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных областях. В
недрах Земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы. Вода
имеет довольно высокий коэффициент полифункциональности и несет на себе
большой спектр выполняемых функций. Являясь первой колыбелью происхождения
Жизни, вода во всяком организме представляет среду, в которой протекают
химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того,
она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций. В виде
различных растворов вода осуществляет функции перемещения (транспортировки)
различных фщ. единиц с места их синтеза до места функционирования в структуре
организма. Будучи весьма реакционноспособным веществом, вода является активным
химическим реагентом; часто выполняет функции катализатора. Обладая аномально
высокой теплоемкостью, служит в качестве естественного теплоаккумулятора.
Твердое тело Земли имеет три основных геосферы: ядро Земли, промежуточную
оболочку и земную кору. Радиус ядра около 3500 км. Промежуточная оболочка
заполняет пространство от поверхности ядра до нижней поверхности земной коры и
имеет толщину около 2900 км. Земная кора, или литосфера, является верхней
твердой оболочкой Земли толщиной 15 - 70 км; сверху она ограничена атмосферой
и гидросферой. Земная кора имеет слоистое строение, различное в разных местах.
Самое верхнее положение занимает осадочная оболочка (стратисфера). Она
прерывиста, имеет мощность до 10 - 15 км и состоит из осадочных горных пород,
среди которых преобладают глины и глинистые сланцы. Пески и песчаники,
известняки и доломиты составляют меньшую ее часть.
Формирование стратисферы началось еще в древнем докембрии и продолжается до
сих пор. Общий возраст земной коры определяется в 3 - 3,5 млрд. лет, однако
возраст самых древних доступных наблюдению докембрийских геологических
формаций несколько превышает 2 млрд. лет. Осадочная оболочка образовалась в
результате длительного процесса дифференциации вещества литосферы под
воздействием тектонических движений, Солнечной энергии и жизнедеятельности
организмов. Этот процесс сопровождался сложным обменом веществ между гранитной
и базальтовой оболочками Земли, с одной стороны, и атмосферой и гидросферой -
с другой. Химический состав стратисферы, в сумме с солевым составом океана,
близок к среднему составу земной коры в целом.
В течение геологической истории Земли происходили закономерные изменения
внутреннего строения и состава земной коры, рельефа ее поверхности, характера
внешних и внутренних геологических процессов. Так, например, породы древнейшей
архейской эры повсеместно сильно метаморфизованы (перекристаллизованы),
пронизаны внедрениями магмы и смяты в складки. По всей поверхности материков
неоднократно возникали горы, которые потом разрушались. В течение протерозоя и
позднее материки, опускаясь, частично заливались морем и, поднимаясь, вновь
превращались в сушу. Одновременно в различных местах происходили мощные
движения земной коры, в результате которых возникали многочисленные горные
хребты, позднее разрушенные. Современные внутренние геологические процессы
проявляются:
1) в медленных поднятиях и опусканиях земной поверхности, скорость которых
в горных областях достигает нескольких сантиметров в год, но обычно
исчисляется миллиметрами в год;
2) в резких движениях отдельных участков земной коры - землетрясениях;
3) в вулканических извержениях.
В результате вышеуказанных геологических процессов, а также при постоянном
воздействии со стороны атмосферы (включая солнечную и космическую радиации),
гидросферы и биосферы на протяжении двух млрд. лет происходило формирование
основного слоя литосферы - почвы.
Ее образование происходило из рыхлых горных пород, то есть фщ. единиц
подуровней Г - Е: глин, суглинков, супесей и песков, представляющих собой
продукты выветривания магматических, метаморфических или плотных осадочных
пород, залегающих на месте своего образования или, чаще, подвергшихся переносу
и переотложению (часто многократному) текучими водами или ветром. Почва
состоит из твердой, жидкой (почвенный раствор) и газообразной (почвенный
воздух) частей. В составе твердой части основную долю по массе занимает обычно
минеральная часть, представленная мелкими (чаще всего от 1 мм до десятых и
сотых долей микрона) частицами различных минералов. В состав почвы входят
следующие химические соединения (в убывающем порядке): SiO2, Al2O3, Fe2O3,
K2O, Na2O, MgO, CaO, CO2, Cl, SO4 и многие другие. Но наиболее ценной
составной частью почвы является гумус, или перегной - конечный результат
фукнционального Развития Материи по оргуровню Ж. В состав гумуса входят
различные высокомолекулярные кислоты, среди которых наибольшее значение имеют
группы гуминовых и ульминовх кислот и фульвокислот. Основу сложных молекул
гуминовых кислот составляют цепочки ароматических ядер типа двух- и
трехчленных фенолов. К ним присоединены различные функциональные группы:
карбоксильные, метоксильные, спиртовые и др.
Все многочисленные химические соединения подуровня Ж, включая и гумусовые
вещества, представляют собой сложные системные образования, заключающие в свои
фн. ячейки фщ. единицы всех предыдущих подуровней от а до Д. Каждая из этих
частиц в виде определенным образом организованных структур Материи несет на
своем оргуровне различные функциональные нагрузки, значительно отличающиеся
друг от друга. Однако, как это было и на предыдущих этапах Развития Материи,
каждое устоявшееся системообразование подуровня Ж в определенный момент
становится фщ. единицей следующего оргуровня - З (биосферы). И как только
острие невидимой линии тензора Развития Материи переместилось из уровня Ж в
уровень З, сразу же уровень Ж остался за пределами области актуального
Развития Материи и стал, как и все предыдущие оргуровни, поставщиком
функциональных полуфабрикатов - фщ. единиц своего подуровня - для построения
фн. систем уровня З.
Своеобразным аккумулятором этих полуфабрикатов и служит гумусовый горизонт
почвы, состоящий главным образом из ее органического вещества. Являясь самым
верхним слоем почвы и непосредственно соприкасаясь с атмосферой и, частично, с
гидросферой, гумусовый горизонт имеет относительно небольшую толщину. Она
колеблется в разных почвах от нескольких сантиметров до одного, иногда до 1,5
м. В районах пустынь, полупустынь, гор и т.п. гумусовый горизонт практически
отсутствует. Но и там, где он значителен, содержание гумуса в верхней части
гумусового горизонта - от десятых долей процента до 15 - 18%. Таким образом,
образование, функционирование и развитие фн. систем и фщ. единиц всех
последующих оргуровней Материи находится в прямой зависимости от
количественного состава полуфабрикатов, находящихся в гумусовом горизонте -
аккумуляторе. А так как этот аккумулятор многие миллионы лет имеет практически
неизменную площадь (), он и является одним из основных естественных
регуляторов численности всего живого на Земле в точно такой же степени, в
какой само все живое на Земле во избежание худших последствий должно
саморегулировать свою численность в соответствии с возможностями этой ступени
системной организации Материи.


[ Оглавление ] [ Продолжение текста ]
[ Оглавление ]
Игорь Кондрашин
Диалектика Материи
Диалектический генезис материальных систем
(продолжение)
Уровень З
Условно разграничивая каскадные ступени Развития Материи, необходимо четко
себе представлять, что начало этапа фн. развития Материи по каждому
последующему оргуровню и прекращение ее развития по предыдущему значительное
время протекают параллельно, одновременно одно с другим. Образование и
накопление гумусового слоя почвы на Земле происходило в течение многих сотен
миллионов лет. При этом процесс протекал одновременно с началом развития
биосферы и появлением Жизни на нашей планете. Формирование биосферы шло
главным образом по пути синтеза фщ. единиц гумусового горизонта почвы, который
накапливает и хранит фн. системы - комплексы оргуровня Ж, ставшими на
определенном этапе фщ. единицами уровня З, из которых, в свою очередь,
впоследствии началось образование систем данного подуровня - аминокислот,
белков и других внутриклеточных структур.
Все это произошло в период, когда, как известно, углеводороды и их
простейшие кислородные и азотистые производные, возникшие на поверхности
Земли, находясь в водном растворе - в первичной земной гидросфере, - в силу
действия законов движения Материи в качестве () постепенно вовлекались в
реакции полимеризации и конденсации и таким путем все более интегрировались в
разнообразные сложные органические соединения, имевшие различные
функциональные свойства. В этой смеси органических веществ возникли, в
частности, и аминокислоты. Дальнейшая структурная интеграция этих фн. систем
по схеме:
привела к созданию коацерватных капель - индивидуальных белковых комплексов,
отделенных от окружающей среды определенно выраженной поверхностью.
В коацерватных каплях, как и в любой фн. системе Материи данного
организационного уровня, постоянно протекают химические процессы синтеза и
распада. Однако время протекания каждой отдельной реакции под влиянием
включенных в систему катализаторов настолько мало, а частота реакций настолько
велика, что процессы длятся практически беспрерывно. От этого создается
впечатление "живости" рассматриваемого объекта. Таким образом, скорости
синтеза и распада высокомолекулярных органических соединений являются основой
функционирования всех существующих жизненных систем, при этом каждая из
протекающих реакций имеет свой строго определенный алгоритм. Соотношение
частоты и скоростей указанных процессов зависит от индивидуального состава и
организации каждой данной системы, а также ее взаимодействия с условиями
окружающей среды.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34