Биосфера и космос

На живую оболочку Земли воздействует из небесных пространств бес­конечное число излучений, из которых видимые световые составляют лишь их ничтожной частью. " Лик Земли становится видным благодаря проникающим в него световым излучениям небесных светил, главным образом Солнца", — писал В.И. Вернадский (1926). Из невидимых излуче­ний, охватывающих все пространство, известны пока немногие, их значе­ние в биосфере только начинает осознаваться.

Исходя из длины волны изучения, выделяют огромную область кос­мических излучений. Эта область, по оценкам В.И. Вернадского, " охватывает сейчас около сорока октав", причем видимая часть солнечного спектра — лишь одна из них. Космические лучи, принимаемые нашей планетой и за­метно влияющие на ее биосферу, обычно рассматриваются биологами в пре­делах от 1 -2 мм до 180 нм.

Ультрафиолетовые лучи (180—200 нм) в значительной мере задержи­ваются в разреженной части атмосферы — стратосфере. Здесь происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других космических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц, различных свечений.

Коротковолновые ультрафиолетовые излучения разрушают все живое, в то время как длинноволновые — не вредят организмам. Задерживая ко­ротковолновое излучение, стратосфера защищает от него область жизни. Поглощает эти лучи озоновой экран (о чем мы говорили выше). Жизнь, создавая биохимическим путем свободный кислород, тем самым создает защитный экран озона, предохраняющий ее от губительных излучений.

Инфракрасные тепловые излучения Солнца (1 мм — 800 нм) необхо­димы для существования жизни. Тепловая энергия Солнца превращается на Земле в механическую, химическую, электрическую и другие виды энергии. Проявления этой трансформации можно наблюдать повсюду: фотосин­тез, круговорот воды, движения ветра, морских течений и рек, разрушение скал, накопление осадков. Атмосфера, океан, озера, реки, дождь и снег производят колоссальную работу по трансформации тепловой энергии.

Однако как ультрафиолетовые, так и инфракрасные лучи Солнца уча­ствуют в биохимических процессах только косвенным путем, после того как часть энергии " извлекается" из солнечной радиации растениями.

Видимый свет — основной источник жизни на планете. Выясним, по­чему лишь малая часть космических излучений ответственна за процесс фотосинтеза, от которого зависит жизнь на Земле.

Вся биологическая активность связана в основном с длинами волн видимого света (380—750 нм). Объяснения этому феномену даются в рам­ках 2 гипотез:

- согласно первой гипотезе, живое вещество состоит из огромных моле­кул, конфигурация которых поддерживается в основном водородными и другими слабыми связями. Коротковолновые излучения с мощной энергией разрушают эти связи и выбивают электроны из атомов (ио­низирующие излучения). Энергия же излучения с длиной волны боль­ше, чем у видимого света, активно поглощается водой, которая состав­ляет основную долю массы живых организмов. Длинноволновые лучи не могут изменить структуру органических молекул. Только средневол­новые излучения видимой части спектра способны вызвать необходи­мые превращения в биологических системах;

- вторая гипотеза предполагает, что видимый свет " выбран" организма­ми как наиболее доступный. Основная часть солнечного света, дости­гающего нашей планеты, лежит в пределах именно этой области. Ко­ротковолновое излучение экранируется озоном, а значительная часть длинноволновой инфракрасной радиации поглощается водяными па­рами и углекислым газом, не успевая достигнуть земной поверхности. Видимый свет обеспечивает пригодные для жизни условия окружаю­щей среды, а живые системы соответствуют физическим условиям среды. Если бы эта взаимосвязь отсутствовала, то жизнь была бы невозможной.

С космическими излучениями планета получает новые, неизвестные для вещества свойства и формирует измененную силами космоса картину земной поверхности. Вещество биосферы становится активным и рас­пределяет аккумулированную солнечную энергию, превращая ее в дру­гую, способную производить работу.

Биосфера — это область не только вещества Земли, но и энергии, по­луденной из космоса, т. е. создание и Земли и космоса.

Итак, биосфера сочетает как сугубо земные, так и космические про­цессы, отражает их изменения в истории космоса. Биосферу нельзя по­нять, изучая явления, происходящие только в ней, без учета связей зем­ных процессов со всем космическим пространством.