Учение В.И Вернадского о Важнейших особенностях живого вещества

• 1. Суммарный химический состав живого вещества включат 11-13 элементов + еще 9 элементов, необходимых в микродозах.

• 2. На воспроизводство тех же реакций, что происходят в живом веществе, в неживой природе требуется на порядок больше энергии.

• 3. Температурные границы жизни: Некоторые организмы в латентном состоянии выносят от -270К (абс. ноль) до 180 град.С.

• 4. Ряд бактерий выносит давление в 12 тыс. атмосфер, споры и семена некоторых растений выносят абс. вакум.

• 5. Химические границы жизни. Споры и микроорганизмы могут сохранять жизнедеятельность в концентрированных растворах CuSO₄, NaF, HCl. Споры бактерий выдерживают 10Mol H₂SO₄.

• 6. Радиация. Инфузории держат 45 млн. мкренген/час, некоторые бактерии обнаружены в котлах ядерных реакторов.

• 1. Переработка энергии живым веществом биосферы

• Как указывал В. И. Вернадский, «живое вещество перерабатывает на нашей планете три различные формы энергии: 1) космическую лучистую энергию Солнца, тепловую и световую, 2) космическую атомную энергию радиоактивного распада, причина ко­торого неизвестна, но который охватывает, по-видимому, все элементы (a -, b-, g-излучении), и 3) космическую, исходящую из нашей галактикии (Млечного пути) энергию рассеянных элементов» (1965, стр. 283).

• В результате этой переработки энергия живого вещества проявляется обратно принципу энтропии Клаузиуса; живое вещество на земной поверхности создает свободную энергию, способную производить работу и соответственно вызывать огромные химические и физические измене­ния на нашей планете, непрерывно действующие по крайней мере 2—3 млрд. лет.

• 2.1. Поток солнечной радиации

• Поток солнечной радиации на среднем расстоянии Земли от Солнца приблизительно равен 1000 ккал/см²·год. Вследствие шарообразности Земли на единицу поверх­ности внешней границы атмосферы в среднем поступает 1/4 от общей величины потока — около 250 ккал/см²·год, причем приблизительно 170 ккал/см²·год поглощается Землей как планетой.

• 2.2. Поглощение, рассеивание и отражение (альбедо) солнечной энергии

• Заметная часть поступающей от Солнца радиации поглощается и рассеивается в атмосфере, а также отра­жается обратно в мировое пространство. Альбедо сухого снега 0,95, влажного и грязного снега - 0,40-0,50 влажной ченноземной почвы 0,05, естественных поверхностей со сплошным растительным покровом - 0,20-0,25.

a. Спектр и состав солнечного излучения
Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,3 мкм не проходит ниже озонового слоя атмосферы (на высоте около 25 км), и это очень удачно, поскольку такое излучение летально для незащищенной протоплазмы. Максимум излучения в солнечном спектре приходится на область видимой части спектра (длины волн от 0,40 до 0,75 мкм). Наряду с этим значительное количество энергии передается в виде инфра­красной радиации с длинами волн более 0,75 мкм. Ультрафиолетовая радиация (длина волн менее 0,40 мкм) сравнительно невелика, но она оказывает большое влияние на различные биологические процессы.

b. Поглощение растительностью различных лучей спектра

c. Растительность сильно поглощает синие и красные лучи, зеленые поглощаются слабее, ближнее инфракрасное излучение поглощается очень слабо, а дальнее инфракрасное излучение—сильно (Гейтс, 1965). Итак, тенистая прохлада создается в лесу благодаря тому, что листва поглощает много видимого и дальнего инфракрасного излучения. Синий и красный свет (0,4—0,5 и 0,6—0,7 мкм соответственно) поглощаются особенно сильно, хлорофиллом, а энергия дальнего инфракрасного излучения— влагой листьев и окружающими их водяными парами. Таким образом, зеленые растения эффективно поглощают синий и красный свет, наиболее важный для фотосинтеза. Как бы отбрасывая ближнее инфракрасное излучение, несущее основную часть солнечной тепловой энергии, листья наземных растений избегают перегрева. Водные растения к тому же еще и охлаждаются водой.

3. Радиационный баланс Земли как планеты

Земля как планета получает из мирового пространства тепло и отдает его в мировое пространство только радиационным путем. Так как средняя температура Земли мало меняется во времени, то очевидно, что радиационный баланс Земли (разность поглощенной радиации и излучения в мировое пространство) должен быть равен нулю.

В действительности этот баланс не совсем точный. Он был бы точным, если бы речь шла о безжизненном астероиде. Но на Земле есть жизнь, живое вещество — растения, которые с помощью энергии Солнца создают живую материю, вступающую в бесконечный круговорот. И не вся энергия Солнца, которая получена Землей, возвращается в космос. Часть ее оказывается захороненной в недрах планеты. Залежи нефти и газа как раз и содержат часть солнечной энергии, которая была получена Землей, но не отражена в космос. Однако, любой фактор, замедляющий выход этой энергии в космос, должен приводить к повышению температуры в биосфере.

• 4. Тепловой (энергитический) баланс

• Земля получает от Солнца огромное количество энергии и сохраняет при этом примерно постоянную температуру. Значит, наша планета излучает в космос почти такое же количество энергии, какое получает из космоса: приход и расход должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость. Земля либо нагреется, либо замерзнет и превратится в безжизненное тело.

• Уравнения теплового баланса представляют собой частные формулировки одного из физических законов — закона сохранения энергии. Эти уравнения могут быть составлены для различных объемов или поверхностей в атмосфере, гидросфере и литосфере