Розділ «ГЛАВА 2. ПРИРОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ»

Важливою для біосфери властивістю атмосферного повітря є його вологість - абсолютна d (кількість водяної пари в одному кілограмі повітря) чи відносна j (у відсотках до найбільшої кількості вологи, яка може знаходитись у пароподібному стані при температурі повітря). Зв'язок між абсолютною та відносною вологістю при постійній температурі 20°С такий:

Максимально можлива вологість повітря відповідає вимогам j = 100% і залежить від температури таким чином:

Приведені дані свідчать про велику кількість вологи, яка може сконденсуватися з повітря при охолодженні. Наприклад, при зменшенні температури вночі до 20°С з денної 30°С при стовідсотковій вологості повітря у вигляді вранішньої роси випаде ∆d = d30-d20 = 27,3 - 15,0 = 12,3 грамів з кожного кілограма насиченого вологою повітря.

Для використання розрахунків, пов'язаних з вологим повітрям, використовують діаграми, запропоновані Л. К. Рамзіним.

Ґрунт - самий верхній і самий тонкий шар земної кори - складне утворення, яке В.І. Вернадський назвав біокосною системою. Це складний біогеоценоз - єдність мінеральної і органічної речовини, продуктів життєдіяльності організмів, повітря і води. За 40-50 років у ґрунті не залишається ні частки мінеральної маси, яка не була б перероблена кимось живим. Наприклад, дощовий черв'як пропускає через систему травлення 5 кілограмів ґрунту за рік.

Ґрунт - це складна трифазова система, в якій тверде пронизане безліччю щілин, заповнених газоводною сумішшю, температура і вологість якої стабільніші, ніж над поверхнею ґрунту. В ґрунті накопичуються органічні і мінеральні речовини. Все це забезпечує велику насиченість ґрунту життям - на один квадратний метр площі приходиться мільярди клітин найпростіших, мікроскопічних грибів та бактерій, мільйони коловерток, нематод та тихоходок, тисячі кліщів, колембол та інших членистоногих, сотні черв'яків, молюсків та інших безхребетних. На освітлених поверхнях знаходиться безліч фотосинтезуючих клітин зелених, жовто-зелених, діатомових і синьо-зелених водоростей.

Між ґрунтом та підґрунтовим горизонтом відбувається безперервний обмін речовин. Атмосферні опади ініціюють рух ґрунтових вод, які розмивають і переносять солі, глинисті та піщані матеріали. Пориста структура дозволяє надходити вглиб повітрю, кисень і азот якого хімічним шляхом "переробляють" речовини.

Ґрунт забезпечує можливість існування рослинному світові, тобто є основою підтримки життя на суші і першоджерелом існування земної біоти. Ділянки відкритого ґрунту займають не більше десяти відсотків земної поверхні. Інше - це гори, пустелі, сніги, льодовики, тундра, землі проживання людей та їх промислової діяльності.

У залежності від геологічної основи ґрунти бувають піщані, супіщані, підзолисті, чорноземи та інші. Відрізняються вони складом і будовою. Видатний ґрунтознавець В.В. Докучаев (1846-1903) указував, що різниця між чорноземом і підзолом, окрім багатьох ознак, визначається і в їх будові. Підзол - борошноподібний, пиловий, чорнозем-зернистий, подібний губці, яка пронизана порами і чудово пропускає через себе повітря і воду. Саме в структурі чорнозему його головна перевага...

Показником продуктивності, тобто цінності, ґрунту є вміст у ньому гумусу - органічної речовини. Чим більше гумусу, тим краще тепловий, водний і повітряний режим ґрунту. Тим він багатший головними елементами живлення рослин. Тим активніше в ньому йде утворення нітратів і вуглекислоти, необхідної для фотосинтезу. Тим краще фіксується атмосферний азот мікроорганізмами, які живуть у кореневому горизонті ґрунту. Гумус - органічна частина ґрунту - являє собою сукупність продуктів мікробіологічної діяльності і продуктів розпаду рослинних та інших залишків. Склад гумусу (в %): вуглець - 58; кисень - 30-39; водень - 4,5; азот - 1,5-7,0; попільна речовина - 2-8. Присутні також калій, сірка, фосфор, кальцій, натрій, залізо та інші.

Гумус накопичується на поверхні ґрунту у вигляді десяти-, двадцятисантиметрового прошарку. Тільки в чорноземах глибина гумусу може досягати метра і більше. В часи В.В. Докучаева на гектарі чорнозему було до 300 тонн гумусу, тобто 10-13 відсотків. Зараз - 150-100 і навіть 50 тонн. Процес гумусоутворення дуже повільний - декілька відсотків за десятки років.

Ґрунт є верхнім шаром земної кори і тісно пов'язаний з підґрунтям. На глибині 10-20 кілометрів земна кора має такий хімічний склад: кисень - 49,13; кремній - 26,00; калій і магній - по 2,35; водень -1,00%.

Елементи поєднані в природні хімічні утворення земної кори, які називають мінералами. Вони виникають і руйнуються в результаті фізико-хімічних процесів, які відбуваються з різною швидкістю в усіх прошарках земної кори. В залежності від походження мінеральних накопичень у земній корі розглядають магматичні утворення - результат застигання магми, яка потрапила з глибин у кору, осадні породи виникли внаслідок руйнування і переформування раніше сформованих гірських порід і метаморфічні породи - продукти змін магматичних і осадних утворень під впливом високих температур і тиску. Верхня частина земної кори на 95% складається з магматичних утворень. Поверхневі шари гірських порід є початковим субстратом, з якого під впливом рослинності, мікроорганізмів і тварин утворюються ґрунти.

У табл. 2.4 приведені дані, які характеризують залежність від глибини залягання властивостей сучасного південного чорнозему.

Таблиця 2.4 Показники південного чорнозему

Жива речовина - це сукупність живих істот (рослин, тварин, мікроорганізмів тощо), які існують в атмосфері, гідросфері і ґрунті. Незважаючи на начебто велику різницю між живим і неживим, постійно стоїть питання: що таке "живе", як і коли воно виникло на Землі? Є чимало прикладів, коли неможливо відрізнити живу істоту від представника неживої природи. Це, перш за все, віруси, котрі поза живою клітиною "мертві як камінь", а в її надрах виявляють риси живого. Нещодавно виявленим бактеріям та іншим мікроорганізмам, які знаходяться в неживому стані - анабіозі, більше десяти тисяч років.

Головною ознакою життя О. І. О парі н вважає обмін речовин, В.О. Бнгельгард - здібність відтворювати собі подібних, трансформацію енергії, збудливість, рух. В.О. Трапезников упевнений, що найбільш характерною ознакою живого організму є процес управління або наявність механізмів самоорганізації.

Немає єдності вчених і в питаннях походження життя. О.І. Опарін і багато інших впевнені в еволюційному зародженні життя на Землі з неживих природних утворень (води, аміаку, метану та інших) за рахунок дії випромінювань різного типу (короткого ультрафіолету, радіоактивного та інших). Базою таких тверджень є факт, що і жива, і нежива матерія складається з однакових хімічних елементів.

В. І. Вернадський та його послідовники, спираючись на відсутність історичних фактів і неспроможність сучасної науки відтворити процеси зародження життя з неживої матерії, схиляються до космічного походження життя на Землі. А. Блюменфельд, використовуючи найсучаснішу обчислювальну техніку, підрахував, що ймовірність самозародження живого організму з неживих блоків практично дорівнює нулю.

Незважаючи на порівняно невелику масу, яка в тисячу разів менша за масу гідросфери, жива речовина за різноманіттям значно випереджає неживу: якщо кількість природних сполук (мінералів) неживої речовини становить біля двох тисяч, то до складу живої речовини входить більше двох мільйонів органічних сполук. Сьогодні налічується приблизно два мільйони видів організмів, з них півтора мільйона припадає на тварин і півмільйона - на рослини.