Роль вулканізму в становленні біосфери

"Звичайні" камені, що складають вулканічні гірські породи, є свідкам всього життя Землі з початку її формування твердої оболонки і до наших днів. Але в ті часи, коли вони мали "душею" і жили активним життям, їх вплив на процеси, що протікають у біосфері Землі, був значним. Розвиток біоти протягом усього часу був тісно пов'язаний з процесами, що відбуваються в земній корі. Величезну роль зіграла вулканічна діяльність, як один з джерел утворення атмосфери на ранніх етапах еволюції Землі. З іншого боку результати вулканічної діяльності створили сприятливі умови для появи біосфери в її сьогоднішньому стані. І хоча сьогодні вулканічна діяльність є менш активною, кожний з 4 тисяч діючих і вимерлих вулканів Землі створив свою власну локальну неповторну екосистему.

Розвиток уявлень про біосферу Землі.

На основі спостережень природних явищ уявлення про те, що живі істоти взаємодіють із зовнішнім середовищем і впливає на її зміну, виникло давно. У початку 17 століття зачатки уявлень про біосферу зустрічаються працях голландських вчених Б. Вареніуса (1629-1695) та Х. Гюйгенса, а також у знаменитого французького журналіста Ж. Бюффона (1707-1788). Через деякий час французький журналіст Ж. Кюв'є (1769-1832) зауважив, що живі організми можуть існувати тільки шляхом обміну речовин із зовнішнім середовищем. Інші дослідники - французькі хіміки Ж. Б. Дюма (1800-1884), Ж. Бусенго (1802-1887), німецький хімік Ю. Лібіх (1803-1873) з'ясували значення зелених рослин в газовому обміні земної кулі і роль грунтових розчинів у харчуванні рослин. Багато вчених вивчили взаємовідношення організмів із середовищем їх існування і загибелі, що безпосередньо передувало сучасному розуміння біосфери. Ж.б. Ламарк у своїй книзі "Гідрогеологія" присвятив цілий розділ впливу живих організмів на земну поверхню. Він писав: "... В природі існує особлива сила, могутня і безперервно діюча, яка має здатність утворювати поєднання, множити їх, різноманітити їх ... вплив живих організмів на речовини, що знаходяться на поверхні земної кулі і утворюють його зовнішню кору, вельми значно, тому що ці істоти, нескінченно різноманітні і численні, з безперервно мінливими поколіннями, покривають своїми поступово накопичуються і все час відкладаються залишками всі ділянки поверхні земної кулі ". З цих висловлювань слід правильна оцінка величезною геологічної ролі організмів і продуктів їх розкладу. Видатний натураліст і географ А. Гамбольд (1769 - 1858) у своєму творі "Космос" дав синтез знань того часу про Землю та Космос і на підставі цього розвинув ідею про взаємозв'язок всіх природних процесів і явищ. Існування біосфери Землі як певної природної системи виражається в першу чергу у вирі енергії та речовини за участю всіх живих організмів. Ідея цього кругообігу була викладена в книзі німецького натураліста Я. Молешотта. А запропоноване в 80-их роках XIX століття, підрозділ організмів за способами харчування на три групи: автотрофні, гетеротрофні і міксотрофние, німецькою фізіологом В. Пфеффер (1845 - 1920), було великим науковим узагальненням, що сприяє розуміння основних процесів обміну речовин в біосфері. Початок навчання про біосфері зазвичай пов'язують з ім'ям знаменитого французького натураліста Ж. Б. Ламарка (1744 - 1829), який запропонував термін "біологія". Визначення ж "біосфера" вперше було введено австрійським геологом Е. Зюсом в 1875 році, у його роботі з геології Альп. Однак докладного висвітлення ролі біосфери у Зюсс немає. Значно більш широке уявлення про біосфері, етапи її еволюції досліджено В. І. Вернадського (1863 - 1945). В.І. Вернадський - один з найвидатніших учених, засновник геохімії, біохімії, радіогеології і творець цілої наукової школи. В. І. Вернадський був тонким цінителем факторів, ученим, дуже вимогливим до того, щоб природничо-наукові гіпотези відбивали об'єктивну реальність матеріального світу, закономірності, пов'язані з фізико-хімічними, геологічними, біохімічними та іншими матеріальними процесами. Його концепції завжди були відточені величезним досвідом природничо-наукової, професійної роботи. Факти про біосферу накопичувалися поступово в зв'язку з розвитком здйбільшого біологічних наук: ботаніки, географії, грунтознавства. Надалі поглиблене уявлення про закономірні зв'язках тваринами, рослинами і мінералами було розвинене В. В. Докучаєвим. У 1899 році він писав: "Вивчалися головним чином окремі тіла, мінерали, гірські породи, рослини і тварини, і явища, окремі стихії - вогонь (вулканізм), вода, земля, повітря, в чому, повторюємо, наука і досягла дивовижних результатів, але не їх співвідношення ... А тим часом саме ці співвідношення, ці закономірні дії і складають сутність пізнання єства, кращу і вищу принадність природознавства ".

Концепція біосфери В. І. Вернадського.

Глибоко актуальні узагальнення Вернадського про біосферу, яка розглянула життя в усіх його проявах як єдине ціле, як геологічно своєрідне жива речовина, характеризується вагою, хімічним складом, енергією і геохімічної активністю. Іноді в його роботах зустрічаються різночитання і суперечності, але в цілому вони утворюють грандіозну впорядковану структуру, своєрідна єдність -- вчення про біосферу. Вернадський показав, що між біосферою і відсталої, неживою частиною землі відбувається безперервний обмін - рух атомів. При це Земля і її біологічна оболонка тісно пов'язані також і з космічної середовищем. Вернадський вводить поняття, що має глибокий науковий, філософський і художній зміст - Лик Землі, інакше її "зображення в Космосі, вимальовується ззовні, з боку з частки нескінченних земних просторів ". "На земної поверхні, - писав В.І. Вернадський, - немає хімічної сили, більш постійно діючої, а тому й більш могутньою по своїм кінцевим наслідків, ніж живі організми, взяті в цілому. І чим більше ми дізнаємося хімічні явища біосфери, тим більше ми переконуємося, що на ній немає випадків, коли б вони не були залежні від життя. І так тривало протягом усієї геологічної історії ". За геологічну історію організми, очевидно, освоювали нові області планети, пристосовуючись до різноманітних природних умов, беручи участь в їх зміну. Крок за кроком досліджуючи геохімічні і біогеохімічні процеси, Вернадський підходить до корінних проблем енергетики та термодинаміки взаємодії живого і кісткової речовини планети і далі, заглиблюючись в біологічну роль людства, свідомості, трудової діяльності, звертається до природно - історичним закономірностям соціально - економічного розвитку суспільства. Вернадський розглядав біосферу як особливу геологічне тіло, будову і функції якого визначаються особливостями Землі і Космосу. А живі організми, популяції, види і все живе речовина - це форми, рівні організації біосфери. У 1923 році Вернадський у своїх лекціях з геохімії, прочитаних в Парижі, вперше вказав на явище дісімметріі нашої планети на прикладі "рухомої частини земної кори" - астеносфери в районі Тихого океану: "Існування дісімметріі (не суцільних оболонок) вказує, що їх походження тісно пов'язане з геологічними явищами в історії нашої планети, мають планетарний характер. Воно відбивається корінним чином на всіх явищах, що мають місце на Землі, і на всіх пошуках, пов'язаних із Землею ". Вернадський вперше отримав кількісний показник, що підтверджує дісімметрію планети і вказав на можливість перебування "дісімметрічних явищ" навіть в Космосі. Він також відзначав, що особливу роль у біосфері відіграють біологічні кругообіг, де найважливішим процесом є фотосинтез, здійснюваний рослинністю планети, яка впливає на всі компоненти природного комплексу біосфери - атмосферу, гідросферу, грунт, тваринний світ. Велика роль рослин у житті людського суспільства. Вони створюють необхідну середовище існування і постачають її різними речовинами. Перенесення речовини і енергії здійснюється потім за допомогою харчових ланцюгів. До своєрідною різновиди кругообігів в біосфері відносяться її ритмічні зміни. Ритмікою називається повторюваність в часі комплексу процесів, які щоразу розвиваються в одному напрямку. При цьому розрізняють два її форми: періодичну - це ритми однаковою тривалістю (час обороту Землі навколо осі) і циклічну - ритми змінної тривалості. Періодичність в біосфері проявляється у багатьох процесах: тектонічних, опадонакопичення, кліматичних, біологічних та багатьох інших. Ритми бувають різної тривалості: геологічні, вікові, внутрівековие, річні, добові та так далі Ритмічність - це форма своєрідної пульсації біосфери як цілісної системи, причому ритми як і кругообіг речовин, замкнені в собі. Знання та облік ритмічних явищ необхідні при раціональному природокористуванні та охороні природних ресурсів нашої планети. Розвиваючи вчення про біосферу, Вернадський прийшов до наступних висновків: "біогенна міграція хімічних елементів у біосфері прагне до максимального свого прояву ". Залучаючи неорганічне речовина в "вихор життя", в біологічний кругообіг, життя здатна згодом проникати в раніше недоступні їй області планети і збільшувати свою геологічну активність. Взаємодія живого і кісткового речовини характеризується насамперед тим, що частина енергії кісткової речовини засвоюється, асимілюється живою речовиною. Ця нова геологічна сила змінює організацію поверхні Землі. Кількість потенційної накопиченої енергії збільшується. Жива речовина стає, таким чином, регулятором дійсної енергії біосфери. У біосфері види і пологи рослинних і тварин організмів взаємопов'язані, тривалість середньої житті є похідне відбору, що оптимально гарантує виживання і компенсує потомство. Величина необхідної поглинається енергії у автотрофні і гетеротрофних організмів лімітується цієї основної закономірністю еволюційного процесу. Наприклад, загальна маса живої речовини на Землі була підрахована їм в 1927 році: "Живе речовина по вазі складає незначну частину планети. Мабуть, це спостерігається протягом усього геологічного часу, тобто геологічно вічно. Воно зосереджене у тонкій, більш-менш суцільний плівці на поверхні суші в тропосфері - у полях і лісах - і проникає весь океан. "З тих пір різні дослідники проводили свої оцінки біомаси на Землі, які призводили до різним величинам.

вулканізм Землі, типи, види викидів.

За сучасними уявленнями, вулканізм є зовнішньою, так званої еффузівной формою магматизму - процесу, пов'язаного з рухом магми з надр Землі до її поверхні. На глибині від 50 до 350 км, в товщі нашої планети утворюються вогнища розплавленого речовини - магми. За ділянках дроблення і розломів земної кори, магма піднімається і виливається на поверхню у вигляді лави (відрізняється від магми тим, що майже не містить летких компонентів, які при падінні тиску відокремлюються від магми і йдуть в атмосферу). При цих виливу магми на поверхню і утворюються вулкани. Вулкани бувають трьох типів: 1. Майданні вулкани. В даний час такі вулкани не зустрічаються, або можна сказати не існують. Ці вулкани приурочені до виходу великої кількості лави на поверхню великої площі; вони існували на ранніх етапах розвитку землі, коли земна кора була досить тонкою і на окремих ділянках вона могла цілком бути розплавленої. 2. Тріщинні вулкани. Вони проявляються в зіслання лави на земну поверхню по великих тріщин або розколів. В окремі відрізки часу, в основному на доісторичному етапі, цей тип вулканізму досягав досить широких масштабів, в результаті чого на поверхню Землі виносилося величезна кількість вулканічного матеріалу - лави. Потужні поля відомі в Індії на плато Декан, де вони покривали площу в 5.105 км2 при середньої потужності від 1 до 3 км. Також відомі на північному заході США, в Сибіру. У ті часи базальтові породи тріщинних виливів були збіднена кремнеземом (близько 50%) і збагачені двовалентних залізом (8-12%). Лави рухливі, рідкі, і тому простежувалися на десятки кілометрів від місця свого виливу. Потужність окремих потоків була 5-15м. У США, також як і в Індії накопичувалися багатокілометрові товщі, це відбувалося поступово, шар за шаром, в протягом багатьох років. Такі плоскі лавові освіти з характерною ступінчастою формою рельєфу отримали назву платобазальтов або Трапп. В даний час тріщинні вулканізм поширений в Ісландії (вулкан Лакі), на Камчатці ( вулкан Толбачінскій), і на одному з островів Нової Зеландії. Найбільше виверження лави на острові Ісландія уздовж гігантської тріщини Лаки, довжиною 30 км, відбулося в 1783 р., коли лава на протязі двох місяців надходила на денну поверхню. За цей час ізлілось 12км 3 базальтової лави, яка затопила майже 915км2 прилеглої низовини шаром потужністю в 170м. Подібне виверження спостерігалося в 1886р. на одному з островів Нової Зеландії. Протягом двох годин на відрізку 30км діяла 12 невеликих кратерів діаметром у кілька сотень метрів. Виверження супроводжувалося вибухами і викидом попелу, який покрив площу в 10 тис.км2, близько тріщини потужність покриву сягала 75м. Вибуховою ефект посилювався потужним виділенням пар з озерних басейнів, що прилягали до тріщині. Такі вибухи, обумовлені наявністю води, отримали назву фреатіческіе. Після виверження на місці озер утворилася грабенообразная западина довжиною до 5 км і шириною 1,5-3км. 3. Центральний тип. Це самий поширений тип еффузівного магматизму. Він супроводжується утворенням конусоподібних вулканічних гір, висота яких контролюється гідростатичним силами. Висота вулкана виявляється пов'язаної з потужністю літосфери через якийсь плотностной коефіцієнт, що для різних регіонів різний, значить висота вулкана в різних районах земної кулі різна. Іноді на схилах вулканів виникають паразитичні, або побічні кратери, через жерло яких також може вивергатися певну кількість лави. При виверженні вулкана виділяються продукти вулканічної діяльності, які можуть бути рідкими, газоподібними і твердими. Газоподібні - фумароли і софіоні, грають важливу роль у вулканічної діяльності. Під час кристалізації магми на глибині виділяються гази піднімають тиск до критичних значень і викликають вибухи, викидаючи на поверхню згустки розпеченої рідкої лави. Також при виверження вулканів відбувається потужне виділення газових струменів, що створюють в атмосфері величезні грибоподібний хмари. Таке газова хмара, що складається з крапельок розплавлених (понад 7000с) попелу і газів, що утворилося з тріщин вулкана Мон-Пеле, в 1902р., знищила місто Сен-П'єр і 28000 його мешканців. Склад газових виділень багато в чому залежить від температури. Розрізняють наступні типи фумароли: a) Сухі - температура біля 5000С, майже не містить водяних парів; насичений хлористими сполуками. b) Кислі, або хлористе-воднево-сірчисті - температура приблизно дорівнює 300-4000с. c) Лужні, або аміачні - температура не більше 1800с. d) Сірчисті, або сольфатари - температура біля 1000С, головним чином складається з водяної пари і сірководню. e) Вуглекислі, або мофери - температура менше 1000С, переважно вуглекислий газ. Рідкі - характеризуються температурами в межах 600-12000с. Представлена саме лавою. В'язкість лави обумовлена її складом і залежить головним чином від вмісту кремнезему або діоксиду кремнію. При високому її значенні (більше 65%) лави називають кислими, вони порівняно легкі, в'язкі, малорухомі, містять велику кількість газів, остигають повільно. Менша вміст кремнезему (60-52%) характерне для середніх лав, вони як і кислі більш в'язкі, але нагріті звичайно сильніше (до 1000-12000с) в порівнянні з кислими (800-9000с). Тверді продукти містять у себе вулканічні бомби, лапіллі, вулканічний пісок і попіл. У момент виверження вони вилітають з кратера зі швидкістю 500-600м/c Вулканічні бомби - Великі шматки затверділої лави розміром в поперечнику від декількох сантиметрів до 1 м і більше, а в масі досягають декількох тонн (під час виверження В?? зувія в 79г., вулканічні бомби 'сльози Везувію' досягали десятків тонн). Вони утворюються при вибуховий виверження, яке відбувається при швидкому виділенні з магми що містяться в ній газів, що утворилася при їх охолодженні. Лапіллі - порівняно дрібні уламки шлаку величиною 1,5-3см, мають різноманітні? форми. Вулканічний пісок - складається з порівняно дрібних частинок лави (0,5 см). Ще більш дрібні уламки, розміром від 1мм і менш утворюють вулканічний попіл, який, осідаючи на схилах вулкана або на деякій відстані від нього, утворює вулканічний туф.

Виникнення біосфери на Землі, зв'язок з вулканізмом. За сучасними уявленнями, вік Землі оцінюється близько 5 млрд. років. Під час свого освіти Земля, ймовірно представляла холодне тіло, близьке за складом до метеоритів. Матеріал, з якого вона утворилася, містив радіоактивні елементи. Були присутні, очевидно, і короткоживучі ізотопи. Речовина Землі спочатку характеризувалася однорідністю складу. Внаслідок виділення тепла при гравітаційне стиснення і особливо при радіоактивному розпаді надра Землі стали поступово розігріватися. Однак через постійну втрати тепла через поверхню і недостатності радіогенного тепла повного розплавлення Землі не відбулося. В початкові моменти плавки речовини Землі процеси виплавлення та дегазації, очевидно, охоплювали всю поверхню, яка була відносно рівною і складалася лише матеріалом ізлівшіхся базальтів і первинним речовиною планети. Одноманітність і монотонність ландшафтів порушувалося лише незліченною кількістю вулканів та безперешкодно досягають земної кори сонячними променями. Проходили мільйони років. І в міру того, як минав час, поступово мінявся вигляд планети: формувалися гідросфера та атмосфера. У результаті процесів плавлення Землі, на її поверхню виносилася вода і різноманітні гази, і величезну роль у цьому відігравали вулкани. За рахунок цієї води і почала формуватися гідросфера, маса якої поступово зростала, а відповідно збільшувалася і площа її поверхні. Але зі збільшенням площ, покритих водою, все менше ставало наземних вулканів, і все більше збільшувалася кількість підводних вивержень або вулканічних будівель у вигляді дуже пологих островів, що піднімаються над водою. Крім води, що виділялася у вигляді пари з надр Землі одночасно надходили гази і дими: CH4, CO, S, HCl, HF, HBr та ін Одні з них розчинялися у водах гідросфери та брали участь тим самим у формуванні її сольового складу, інші ж, які практично не розчиняється у воді, утворювали атмосферу. Одночасно з освітою гідросфери відбувалося формування атмосфери. Основними компонентами її були водяні пари, метан, окис вуглецю, аміак, азот, CO2. Склад атмосфери приблизно відповідав складу сучасних вулканічних газів. Природно, паралельно зі збільшенням обсягу гідросфери відбувалося зростання вмісту газів в атмосфері. З якогось моменту, коли зміст парів води і газів в атмосфері досягла істотного рівня стали існувати умови, що сприяють виникненню життя. У той час атмосфера була проникна для космічного випромінювання в незрівнянно більшою мірою, ніж зараз, оскільки основні компоненти сучасної атмосфери - азот і кисень -- не грали помітної ролі, був відсутній озоновий екран, менше було парів води. Можна припустити, що в таких умовах у древній атмосфері повинні були постійно утворюватися складні органічні молекули (експерименти показали, що при особливих впливах (ультрафіолетове випромінювання, іонізуюче випромінювання) на суміші газів і парів води, схожі з можливим первинним складом атмосфери, можуть виникати різноманітні органічні речовини, які входять до складу біологічних макромолекул). Але ці сполуки під впливом короткохвильового випромінювання повинні були піддаватися і постійного руйнування. Тому припускають, що утворилися з'єднання зберігалися лише в тому випадку, якщо вони потрапляли у водойми, в яких верхній шар води був достатнім, щоб затримати згубну короткохвильову радіацію. Таким чином, органічні з'єднання поступово могли накопичуватися в первинному океані і повинні були служити не тільки матеріалом для створення перших організмів, але і необхідною живильним середовищем для них. Необхідна для цих процесів температура могла підтримуватися підводними вулканічними виверженнями. Передбачається, що органічні сполуки, розсіяні у воді, у результаті незліченних взаємодій один з одним, періодичних утворень призвели врешті-решт до виникнення специфічних скупчень органічної речовини. Ці скупчення могли не тільки довго існувати, але і рости, а потім поступово обмінюватися речовиною з навколишнім середовищем, ділитися на частини собі подібні. Це момент був революційним стрибком, в результаті якого "крапля" органічної речовини перетворилася на живу істоту. Далі йшло удосконалення живої матерії. Звичайно, це лише один з найбільш можливих схем шляху виникнення життя на Землі. Насправді все могло бути інакше. Не можна з повною упевненістю сказати, що життя виникла саме на Землі. Вона могла бути й принесена у вигляді якихось найпростіших організмів з метеоритним речовиною з космосу, в той час, коли ще не було щільної атмосфери, яка могла сильно розігріти або навіть спалити метеорит. Важливим моментом є те, що умови, що існують в той час на Землі дозволили подальше розвиток форм, у тому вигляді, в якому вони існують тепер і важливу роль зіграв в цьому вулканізм. Саме вулканізм був тим механізмом, який створив первинну гідросферу та атмосферу. Поява в древньому океані одного життєздатного організму могло привести до миттєвого в масштабі геологічного часу поширення життя на Землі. Адже у живих організмів не було жодних суперників, а їжі у вигляді різноманітних органічних речовин не бракувало. У зв'язку з цим прийнято вважати, що виникнення життя на Землі та виникнення біосфери з геологічної точки зору явища синхронні. Кисень у невеликих кількості виділявся внаслідок часткової дисоціації молекул вода і вуглекислого газу. Але в процесі еволюції найпростіших організмів якийсь організм за рахунок енергії Сонця здійснив у своєму тілі синтез органічного водню, що супроводжується розкладом води та виділенням вільного кисню. З'явився перший автотрофний організм, родоначальник фотосинтезуючих рослин. Ця подія ознаменувала найбільшу революцію в розвитку життя, оскільки саме фотосинтез є двигуном органічних процесів. Багато дослідників вважають, що перша автотрофний організм, як і самі перші живі організми утворилися саме в зонах дії підводних вулканів, бо саме там був комплекс умов необхідних для цього: велика кількість різноманітних неорганічних речовин, багато складних молекул, які є будівельним матеріалом для живих клітин, відсутність радіації, що вкрай істотно для протоклеток, що не мали захисної оболонки і легко, розпадаються під дією ультрофіолета (вода поглинала ультрофіолет), стабільно висока температура. Зараз на Землі існує кілька досить простих представників рослинного світу, що не використовують енергію Сонця. Вони були виявлені в поряд з жерлом чинного підводного вудкана і виробили справжню сенсацію в гідробіології. Революція фотосинтезу супроводжувалася практично знищенням старого органічного світу. На зміну примітивним, малоефективним в енергетичному відношенні організмам, які використовували енергію бродіння, утворюються за рахунок знищення органічних речовин, прийшли більше досконалі організми, які використовували енергію сонячних променів і самі створювали органічні речовини. Автотрофні організми, як і гетеротрофні, практично миттєво, в сенсі геологічного часу, поширилися на все простір Землі. Таким чином, живі організми створили вільний кисень на Землі. Збільшення його кількості призвело до утворення озонового екрана, що розширило межі розповсюдження життя в гідросфері. Фотосинтез рослин став йти більш інтенсивно. Збільшилася у зв'язку з цим маса автотрофні організмів і кількість що виділяється ними кисню і поглинається вуглекислого газу. На кордоні кріптозоя і фанерозою з'явився новий потужний фактор, який вплинув на еволюцію біосфери - освіта осадових порід внаслідок накопичення вапна в результаті життєдіяльності багатоклітинних тварин. До цього карбонатні породи утворювалися лише в результаті діяльності водоростей. Цей фактор був корисний для розвитку тваринного світу в цілому, оскільки постійно призводило до вилучення з гідросфери значної частини вуглекислого газу Далі з ходом час вплив живих організмів на свою власну планету все збільшувалася, виникали не тільки прямі (тобто виникнення конкретних форм життя при конкретних умовах), але й зворотні зв'язки (вплив життєдіяльності організмів на навколишнє середовище).

Стійкість біосфери, еволюція

Стійкість біосфери, тобто її здатність повертатися в початковий стан після будь-яких збурюючих впливів, дуже велика. Біосфера існує вже близько 3,8 мільярди років (Сонце і планети - близько 4,6 мільярда), і за цей час її еволюція не переривався. Це випливає з того, що всі живі організми, від вірусів до людини, мають один і той же генетичний код, записаний у молекулі ДНК, а їх білки побудовані з 20 амінокислот, однакових у всіх організмів. І як би не були великі впливи, а деякі з них можна віднести до розряду глобальних катастроф, що приводили до зникнення багатьох видів, у біосфері завжди знаходилися внутрішні резерви для відновлення і подальшого розвитку. Тільки за останні 570 мільйонів років відзначено шість великих катастроф. В результаті однієї з них кількість сімейств морських тварин зменшилася більш ніж на 40 відсотків. Найбільша катастрофа на кордоні пермського і тріасового періодів (240 мільйонів років тому) призвела до вимирання близько 70 відсотків видів, а катастрофа на межі крейдяного і третинного періодів (67 мільйонів років тому) - до вимирання майже половини видів (тоді-то і вимерли динозаври). Причини таких катаклізмів могли бути різні: похолодання клімату, великі вулканічні виверження з великими виливами лави (похолодання клімату теж могло бути наслідком вивержень), відступу океану, удари великих метеоритів - біота все одно розвивалася, пристосовуючись до навколишнього середовища і одночасно надаючи на останню потужне перетворює вплив. Освіта атмосферного кисню і збільшення його концентрації, до речі, теж виявилося катастрофічним для деяких видів - вони вимерли, в той же час розвиток інших видів прискорилося. Вулканізм надавав помітне вплив на всі етапи еволюції біосфери, і якщо на початку він створював умови для виникнення життя, то на більш пізніх етапах виступав, як причина глобальних катастроф і як важливе складеного ланка у кругообігу речовин у атмосфері, що є частиною біосфери. Зараз ми спостерігаємо порівняно мало вулканів, тим більше діючих, але з різних гіпотез були часи, коли після переміщення материкових літосферних або удару великого метеорита, гігантські площі земної поверхні перетворювалися на вулкани. Вони викидали сотні і тисячі тонн пилу, які розсіваються в атмосфері і на багато років закривала Сонце. Тепловий баланс на поверхні Землі залежить від кількості сонячної радіації, що приходить на Землю. Оскільки Сонце більш-менш стабільно, то важливо стан атмосфери і головним чином коефіцієнт відображення або альбедо. Частинки пилу розсіяні в атмосфері відбивають Сонячні промені і до деяких часи через пил викидається вулканами кількість сонячної радіації що припадає на Землю могло зменшуватися в два рази. Щорічно на Землю падає 1.34 * 10 21 ккал сонячної енергії, при цьому поглинається атмосферою 2 * 10 20 ккал, океанами і морями - 4.2 * 1020 ккал, перетворюється шляхом фотосинтезу -- (3-6) 10 17 ккал. Проте лише невелика частина цієї енергії використовується сьогодні людством - 8 * 10 15 ккал у вигляді палива, деревних та інших матеріалів рослинного походження і 4 * 10 15 ккал у вигляді харчових продуктів, що забезпечують енергетичні потреби людського організму .. Таким чином, ця енергія використовується у вигляді їжі і палива, частково накопичується в відмираючим органічній речовині і переходить в копалина стан. Так утворилися поклади нафти, вугілля, природного газу. У результаті життєдіяльності живого речовини була перетворена первинна середу планети. Атмосфера стала кисневої, змінився склад гідросфери, утворився покрив осадових порід, з'явився родючий грунтовий шар. Біота пройшла величезний шлях еволюції від найпростіших організмів до тварин і рослин і досягла видового різноманіття, яке дослідники оцінюють як 2-10 мільйонів видів тварин, рослин і мікроорганізмів, кожен з яких зайняв свою екологічну нішу. Стан біосфери визначається в основному фізико-хімічними характеристиками навколишнього середовища. Основна кліматична характеристика - температура біля поверхні Землі - Змінювалася за час еволюції біоти відносно мало: при сучасному значенні середньої глобальної температури 15оС зміни, з урахуванням навіть льодовикових періодів, що не перевищували 10-20о. За 4 мільярди років концентрація СО2 в атмосфері зменшилася в 100-1000 разів, через ослаблення вулканізму, внаслідок витрати радіоактивних елементів в надрах Землі, що негативно вплинуло на живлення рослин. У той же час накопичення кисню в атмосфері різко прискорило розвиток біоти, але не було на користь тим самим анаеробним (безкисневі) організмам, в результаті життєдіяльності яких появвілся кисень. Вони були майже повністю витіснені знову виникли аеробними організмами. Є припущення, що за час існування біосфери зникло кілька мільярдів видів, тоді як зараз існують кілька мільйонів. Але зате організми, які зуміли пережити зміну умов, давали початок новим видам. Саме пристосування до мінливих умов навколишнього середовища створило численні і відмінно пристосовані види, тобто рухало еволюцію видів. Сучасне стан біосфери, проблеми зміни клімату.

Звичайно, виверження, лісові пожежі, землетруси - локальні екологічні катастрофи приголомшують людство впродовж століть. При цьому явно спостерігаються локальні зміни біоти в районах катастроф. У районі кожного вулкана століттями створювалася своя стійка екосистема. В даний час на земній кулі виявлено понад 4тис. вулканів. До чинним відносять вулкани викидають і проявляють сольфатарную активність (виділення гарячих газів і води) за останні 3500 років історичного періоду. На 1980 рік їх налічували 947. До потенційно чинним відносяться голоценових вулкани, які викидають 3500-13500 років тому. Їх приблизно 1343 шт. Згаслі - вулкани істотно перероблені ерозією, напівзруйновані, не проявляють активності на протязі останніх 100тис. років. Сучасні вулкани відомі в усіх великих геолого-структурних елементах і геологічних районах Землі. Однак розподілені вони нерівномірно. Переважна більшість вулканів розташоване в екваторіальній, тропічної і помірної областях. У полярних областях, за Північним і Південним полярними колами, відзначені надзвичайно рідкісні ділянки відносно слабкою вулканічної активності, звичайно обмежуються виділенням газів. Спостерігається пряма залежність між їх кількістю, і тектонічної активністю району: найбільша кількість діючих вулканів в розрахунку на одиницю площі припадає на острівні дуги (Камчатка, Курильські острова, Індонезія) та інші гірські споруди (Південна і Північна Америка). Тут зосереджені також найбільш активні вулкани світу, що характеризуються найбільшою частотою виверження. Найменша щільність вулканів характерна для океанів і континентальних платформ; тут вони пов'язані з рифтових зонами -- вузькими і протяжними областями розколів і осідання земної кори (Східно-Африканська рифтова система), серединної-Атлантичний хребет. Встановлено, що вулкани приурочені до тектонічно активним поясів. Області розвитку вулканів характеризуються порівняно велику роздробленістю літосфери, аномально високим тепловим потоком (в 3-4 рази більше фонових значень), підвищеними магнітними аномаліями, зростанням теплопровідності гірських порід з глибиною. До областям ювенільних джерел термальних вод типу гейзерів. Вулкани, розташовані на суші, добре вивчені; для них точно визначені дати минулих вивержень, відомий характер вилилися продуктів. Однак більша частина активних вулканічних проявів, очевидно, відбувається в морях і океанах, покривають понад дві третини поверхні планети. Вивчення цих вулканів і продуктів їх вивержень ускладнені, хоча за потужного виверження цих продуктів може виявитися так багато, що сформований ними вулканічний конус показується з води, утворюючи новий острів. Так, наприклад, в Атлантичному океані, на південь від Ісландії, 14 листопада 1963р., рибалки помітили що піднімаються над поверхнею океану клуби диму, а також що вилітають з-під води камені. Через 10 днів на місці виверження вже утворився острів довжиною близько 900м, шириною до 650м і висотою до 100м, що отримав назву Суртсей. Виверження тривало більше півтора років і завершилося лише навесні 1965р., утворивши новий вулканічний острів площею 2,4 км2 і висотою 169м над рівнем моря. Геологічні дослідження островів показують, що багато хто з них мають вулканічне походження. При частій повторюваності вивержень, їх великий тривалості і великій кількості виділяються продуктів можуть створюватися вельми значні споруди. Так, ланцюжок Гавайських островів вулканічного походження являє собою систему конусів заввишки 9,0-9,5 км (щодо дна Тихого океану), що перевищує висоту Евересту. Відомий випадок, коли вулкан виріс не з-під води, як було розглянуто в попередньому випадку, а з-під землі, прямо на очах у очевидців. Сталося це в Мексиці 20 лютого 1943р.; Після багатоденних слабких поштовхів на зораному полі з'явилася тріщина і з неї почалося виділення газів і пари, виверження попелу і вулканічних бомб -- згустків лави химерної форми, викинутих газами і остившіх в повітрі. Наступні вилив лави призвели до активного росту вулканічного конуса, висота якого в 1946р. досягла вже 500 м (вулкан Парікутін). У результаті людської діяльності, і процесів, що відбуваються в земній корі і в космосі на нашій планеті відбуваються зміни: теплішає клімат, зменшується кількість стратосферного озону, скорочуються площі лісів, забруднюються атмосфера, гідросфера і грунту, збільшується площа пустель, зникають багато видів рослин і тварин. Під впливом антропогенних впливів деградували все екосистеми Аральського моря, деякі екосистеми в Бразилії, Мексиці, США, Африці, Китаї. Істотний вплив на стан екосистем надає інтенсивне спалювання в нинішньому столітті викопного палива, які накопичувалися в надрах протягом багатьох мільйонів років. Все це може за певних