Libmonster ID: UA-1627

 Автор: Материал подготовил В. Б. ГОЛЬДМАН

Природа воздушного кислорода и время его появления в атмосфере Земли - проблема общенаучного масштаба, привлекающая внимание естествоиспытателей самого различного профиля - от астрофизиков до микробиологов. Однако реальное ее решение найдено в рамках наук о Земле с привлечением геологических данных.

Отправные положения концепции, предложенные доктором геолого-минералогических наук В. Молчановым и кандидатом геолого-минералогических наук В. Параевым из Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН, базируются на идеях трех выдающихся ученых нашей страны - академиков В. И. Вернадского, А. П. Виноградова и А.А. Трофимука. Первый определил генезис воздушного кислорода в зависимости от захоронения органического вещества. Второй установил, что кислород атмосферы (как результат фотосинтеза) суть продукт воды, а не углекислоты. Третий высказал гипотезу об углерод- водородной оболочке стратосферы в смысле материнской основы нефтегазопроизводства.

Устойчивое развитие Земли как единой системы обеспечивается разномасштабными геобиологическими процессами в атмосфере, биосфере, гидросфере, литосфере. В них происходят все экзогенные преобразования, где доминирует солнечная энергия. Принципиальная схема взаимодействия атмо-, гидро- и литосферы основывается на материальном обмене, который осуществляется через биосферу при фотосинтезе в процессе усвоения солнечной энергии. Аккумуляция и расходование последней протекает при непосредственном и постоянном участии водорода, кислорода и углерода.

Фотосинтез в биосфере идет с потреблением воды гидросферы и углекислоты атмосферы. Органические остатки захороняются в литосфере, а биогенный кислород выделяется в атмосферу. Эти процессы синхронны и замыкаются в единую цепь взаимообусловленных событий.

Свободный кислород может оказаться невостребованным, если какое-то количество органического вещества, синтезированного в процессе фотосинтеза, выпадает из круговорота в виде органических остатков и захороня-ется в недрах. Следовательно, масса воздушного кислорода пропорциональна массе органических остатков, которые содержатся в осадочных породах. Причем захоронение продуктов биосферы в недрах происходит в столь значительных масштабах, что вполне уместно говорить о формировании самостоятельной углерод-водородной оболочки в стратосфере.

Основной смысл статьи В. Молчанова и В. Параева сводится к тому, что кислород атмосферы эквивалентен водороду, захороненному в недрах в составе органического вещества. Поэтому массу кислорода, выделившегося при фотосинтезе, следует считать не по органическому углероду, а по массе водорода, вошедшего в состав фоссилизированных (захороненных) остатков.

В предпринимавшихся ранее попытках рассчитать динамику становления кислородной атмосферы (используя упрощенную реакцию фотосинтеза) опирались на то, что один атом органического углерода в составе осадочных

стр. 85


пород обеспечивает выход в атмосферу двух атомов кислорода, т.е. их соотношение 12:32 или 3:8. Иначе строится расчет по массе захороненного водорода: каждый атом углерода в недрах захватывает с собой два атома водорода и обеспечивает выход в атмосферу только одного атома кислорода (12:16 или 3:4).

По мнению авторов статьи, применявшаяся ранее расчетная формула фотосинтеза по захороненному углероду (упрощенная на одну молекулу воды) приводила к системной ошибке, по которой масса выделяемого свободного кислорода удваивается, что исключает сведение баланса. Кроме того, при расчете по углероду вносится генетически-химическая ошибка: выделяемый при фотосинтезе кислород генерируется из воды, а не является продуктом восстановления углекислоты. Неизбежна и физико-химическая ошибка: ведь солнечный свет "выбивает" электроны, т.е. является окислителем, а не восстановителем углекислоты. Наконец, вносится и геохимическая ошибка. Кислород атмосферы, как известно, обогащен тяжелым изотопом по сравнению с этим газом гидросферы (хотя кислород воздуха есть продукт воды). Объяснение же фракционирования изотопов содержится в расчетной формуле (с удвоенной молекулой воды). Биогенная вода в реакции фотосинтеза образуется при предпочтительном усвоении легкого изотопа кислорода, а тяжелые возвращаются в атмосферу.

По перечисленным причинам В. Молчанов и В. Параев полагают: упрощение расчетной формулы фотосинтеза (вполне закономерное по правилам арифметики) абсолютно недопустимо по естественнонаучным положениям. Поступивший в атмосферу кислород становится важнейшим агентом, определяющим условия седиментогенеза. В литогенезе он расходуется на окисление минеральных веществ, среди которых главные потребители - закисное железо и сульфидная сера (другими можно пока пренебречь). Зная массу осадочных, вулканогенных и сульфатных пород, слагающих осадочную оболочку Земли, можно вычислить общий расход кислорода на окисление минеральных веществ в какой-либо геологический период.

Для количественной оценки баланса взаимодействия внешних геосфер необходимо подсчитать: массу произведенного при фотосинтезе кислорода (приход); его массу, затраченную при окислении минеральных веществ в литогенезе (расход); разность "приход-расход" будет поступать в атмосферу. Результаты расчетов показывают: биогенный кислород по масштабам выделения при фотосинтезе способен обеспечить потребность в нем при окислении минеральных веществ в литогенезе и его накопление в атмосфере до необходимого уровня.

Накопление кислорода в атмосфере не было равномерным. В фанерозойской эпохе Земли (последние 570- 600 млн. лет) выделяются семь этапов становления кислородной атмосферы. Отчетливо обособляются повторяющиеся периоды падения и роста масштабов генерации кислорода, с

стр. 86


которыми коррелируют глобальные изменения природной среды, климата, биоты, особенности седиментогенеза, осадочного породообразования, тектонической активности земной коры.

Периоды спада интенсивности генерации кислорода и угнетенного фотосинтеза совпадают с глобальными оледенениями и другими признаками похолодания в кембрии, позднем ордовике-силуре, девоне, пермо-триасе и палеогене. Эпохи глобальных похолоданий в литературе стали именовать "зимами нашей планеты", или условно "глобально геологической зимой". Последние - со скудной растительностью - сменяли периоды буйного расцвета органической жизни и активной генерации кислорода (в ордовике, от верхнего девона до перми, в юре и мелу). Их (пользуясь предложенной терминологией) также условно можно называть "глобальным геологическим летом".

Продолжительность глобального летнего и зимнего сезонов примерно равны (по 50-70 млн. лет). Они разделены кратковременными (12-22 млн. лет) периодами с переходной интенсивностью генерации кислорода "глобального межсезонья" (осень, весна).

В. Молчанов и В. Параев подчеркивают: "глобальную зиму" не следует уподоблять сибирской зиме с ее устойчиво отрицательными температурами и снежным покровом. Например, в эпоху "кайнозойской зимы" наряду с резкими похолоданиями климата, когда ледниковые покровы повсеместно наползали на континенты, имели место и теплые (межледниковые) периоды.

Представление о "глобальном геологическом лете" можно получить из характеристики ближайшего к нам "мезозойского лета". Пик его расцвета связан с меловым периодом. Для этого периода (в отличие от современного состояния планеты) характерны: пенепленизация (выравнивание) континентов, обширный, но мелководный океан, отсутствие полярных ледовых шапок, среднегодовая температура достигла плюс

стр. 87


18-25 о С, а разность температур поверхности океана между полюсом и экватором была значительно меньше, чем сейчас.

Благоприятные условия обитания способствовали расцвету биосферы. В это время теплолюбивая флора продвигалась далеко в высокие широты (тропические леса шумели на берегах Финского залива), а динозавры обитали даже на Аляске.

По колебанию интенсивности генерации кислорода в истории развития Земли за последние 570- 600 млн. лет проявились циклы изменения активности фотосинтеза, по своим масштабам явно связанные с астрофизическими явлениями. Общая продолжительность одного цикла, складывающегося как последовательность зима - весна - лето - осень, оценивается в 170 млн. лет. Выделенные циклы строго соответствуют расчленению фанерозоя: палеозой содержит два таких цикла, мезозой - один, а кайнозой отвечает началу очередного цикла. Выделенная цикличность отражает закономерность, которой подчиняются все геологические процессы - как экзогенные, так и эндогенные (о чем свидетельствует совпадение циклов с делением геологической истории на эры).

Интересно отметить, что объединение идей В.И. Вернадского и А.А. Трофимука о выделении свободного кислорода в атмосферу в процессе формирования углерод-водородной оболочки является еще одним доказательством генетической связи нефтеобразования с биосферой и служит основанием для пересмотра теоретических приоритетов нефтяной геологии. Колебание интенсивности генерации кислорода и темпов накопления органических остатков позволяет выделить эпохи усиленного накопления углеводородов в недрах, названные А.А. Трофимуком (по эмпирическим данным) этажами нефтегазоносности, и указать стратиграфические горизонты вероятной локализации залежей с предварительной оценкой геологических запасов.

Кроме того, идеи В. И. Вернадского и А.А. Трофимука помогают решать проблемы цикличности и периодичности в эволюции седиментогенеза и осадочного рудообразования. Дело в том, что сезонность осадконакопления в течение глобального геологического года определяет локализацию не только залежей нефти, но и многих других полезных ископаемых осадочного генезиса. Осень - период накопления фосфора, урана и сопутствующих им элементов, что обусловлено массовым отмиранием организмов в биосфере. Зима - время отложения солей, осаждение которых обусловлено вымораживанием водоемов. Весна - сезон образования бокситов, генезис которых связан с выщелачиванием глинозема холодными углекислыми водами. Лето - пора формирования каустобиолитов (уголь, нефть, газ).

Полученные расчеты баланса взаимодействия внешних геосфер позволяют прогнозировать дальнейшее развитие климата Земли и саморегуляцию земных процессов. Так, согласно схеме "глобальной годовой цикличности" в настоящее время заканчивается "кайнозойская зима" и наступает переход к "глобальной весне".

В средствах массовой информации широко обсуждается глобальное потепление на планете, которое связывают с парниковым эффектом. Но анализ геологических событий в фанерозое, считают В. Молчанов и В. Параев, показывает: механизмы саморегуляции, сформировавшиеся к настоящему времени, не допустят катастрофических изменений, как о том сообщается в прессе. Не отрицая парниковый эффект, следует признать: глобальные климатические изменения долговременного масштаба определяются, прежде всего, астрофизическими факторами. Кроме того, Земля как единая термодинамическая система обладает защитными механизмами саморегуляции. Они способны компенсировать как недопустимую концентрацию углекислого газа в атмосфере, так и значительное повышение уровня моря при таянии льдов.

Повышение парциального давления углекислого газа в атмосфере немедленно компенсируется растворением углекислоты в холодных водах полярных областей. Следствие этого процесса - растворение карбонатов - можно наблюдать сейчас при разрушении Большого барьерного рифа, омываемого холодным течением Берингова пролива.

Увеличение массы воды и повышение уровня Мирового океана в связи с потеплением климата будут урегулированы возрастанием массы биосферы. Теплые условия расширят ареал экспансии тропической растительности вплоть до Полярного круга.

Известно, что синтез глюкозы и целлюлозы протекает с активным потреблением воды и углекислоты. В планетарном масштабе массы современной биосферы и гидросферы вполне сопоставимы. Их соотношение в целом должно сохраняться. Удвоение массы растительного мира (как показали расчеты) вполне достаточно, чтобы связать как избыточную воду, образованную при таянии льдов, так и избыточную углекислоту. Защитные механизмы саморегуляции в большинстве случаев действуют через биосферу (как наиболее чувствительный элемент системы), поэтому геобиологические факторы в значительной мере определяют эволюцию земного вещества в процессе становления и существования планеты.

"Наука в Сибири", 2001 г.


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/-ВРЕМЕНА-ГОДА-В-МАСШТАБЕ-МИЛЛИОНОВ-ЛЕТ

Similar publications: LUkraine LWorld Y G


Publisher:

Бельбек ТахумовContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/Scientist

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

"ВРЕМЕНА ГОДА" В МАСШТАБЕ МИЛЛИОНОВ ЛЕТ // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 17.06.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/-ВРЕМЕНА-ГОДА-В-МАСШТАБЕ-МИЛЛИОНОВ-ЛЕТ (date of access: 14.06.2024).

Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
1320 views rating
17.06.2014 (3650 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
ЮГО-ВОСТОЧНАЯ ЕВРОПА В ПРЕДСТАВЛЕНИИ АРАБСКИХ ГЕОГРАФОВ IX В.
Catalog: География 
Yesterday · From Petro Semidolya
"ТУРЕЦКОЕ ОЗЕРО": ЧЕРНОЕ МОРЕ В XV-XVII ВВ.
Catalog: География 
Yesterday · From Petro Semidolya
АВСТРАЛИЯ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XX ВЕКА: В ПОИСКАХ НАЦИОНАЛЬНОЙ И ПОЛИТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИЧНОСТИ
2 days ago · From Petro Semidolya
НОРМАТИВНО-ПРАВОВЕ РЕГУЛЮВАННЯ МИТНИХ ВІДНОСИН У ВЕЛИКОМУ КНЯЗІВСТВІ ЛИТОВСЬКОМУ XVI ст.
Catalog: Право 
4 days ago · From Україна Онлайн
СУЧАСНИЙ УКРАЇНСЬКИЙ ҐРАНД-НАРАТИВ: ПІДХОДИ, КОНЦЕПЦІЇ, РЕАЛІЗАЦІЯ
4 days ago · From Україна Онлайн
The majority of theoretical misconceptions and the most significant misunderstandings in modern astronomy, cosmology and physics are caused by a purely mathematical approach and ignoring philosophical comprehension of physical reality and, as a result, by not deep enough understanding of the essence of certain physical phenomena and objects.
The cardinal difference between relativistic gravithermodynamics (RGTD) and general relativity (GR) is that in RGTD the extranuclear thermodynamic characteristics of matter are used in the tensor of energy-momentum to describe only its quasi-equilibrium motion.
Якщо за лексикою саме балтські мови є найбільш близькими до санскриту, то праслов'янська мова є найбільш близькою як до більш архаїчної сатемної ведичної стародавньоіндійської мови, так і до стародавньокитайської мови, що згідно з дослідженнями Цун-тунг Чанга була індоевропейською мовою.
Термодинамічна інтерпретація загальної теорії відносності та розглядання Всесвіту як єдиного спіральнохвильвого утворення, а так званих елементарних частинок і кварків як кінцевих локальних стоків цих спіральних хвиль фактично дозволили створити «теорію всього»
12 days ago · From Павло Даныльченко
Thermodynamical interpretation of General Relativity, consideration of the Universe as a single spiral-wave formation, and consideration of the so-called elementary particles and quarks as finite local flows of these spiral waves actually allowed the creation of a "theory of everything".
12 days ago · From Павло Даныльченко

New publications:

Popular with readers:

News from other countries:

ELIBRARY.COM.UA - Digital Library of Ukraine

Create your author's collection of articles, books, author's works, biographies, photographic documents, files. Save forever your author's legacy in digital form. Click here to register as an author.
Library Partners

"ВРЕМЕНА ГОДА" В МАСШТАБЕ МИЛЛИОНОВ ЛЕТ
 

Editorial Contacts
Chat for Authors: UA LIVE: We are in social networks:

About · News · For Advertisers

Digital Library of Ukraine ® All rights reserved.
2009-2024, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of affiliates, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. Once you register, you have more than 100 tools at your disposal to build your own author collection. It's free: it was, it is, and it always will be.

Download app for Android