Что такое биомасса планеты
Саморегуляция биомассы живого вещества планеты
Состав биомассы Земли https://wiki2.org/ru/Биомасса
Организмы континентальной части
• Зеленые растения — 2400 млрд тонн (99,3 %)
• Животные и микроорганизмы — 20 млрд тонн (0,7 %)
• Зеленые растения — 0,2 млрд тонн (6,3 %)
• Животные и микроорганизмы — 3 млрд тонн (93,7 %)
• Животные и микроорганизмы — от 15 до 23 млрд тонн.
Таким образом, большая часть биомассы Земли сосредоточена в лесах Земли. На суше преобладает биомасса растений, а в океанах и под поверхностью земли биомасса животных и микроорганизмов. Однако скорость прироста биомассы намного больше в океанах.
Оборот биомассы (кругооборот молекул биологического вещества в экосистеме планеты Земля)
Если рассмотреть ежегодный прирост биомассы к уже имеющейся массе, то получаются такие показатели:
• Древесная растительность лесов — 1,8 %
• Растительность лугов, степей, пашни — 67 %
• Комплекс растений озёр и рек — 1400 %
• Морской фитопланктон — 1500 %
Интенсивное деление микроскопических клеток фитопланктона, быстрый их рост и кратковременность существования способствуют быстрому обороту фитомассы океана, который в среднем происходит за 1—3 суток, тогда как полное обновление растительности суши осуществляется за 50 лет и более. Поэтому несмотря на небольшую величину фитомассы океана, образуемая ею годовая суммарная продукция сопоставима с продукцией растений суши. Небольшой вес растений океанов связан с тем, что они за несколько суток поедаются животными и микроорганизмами, но также за несколько суток восстанавливаются.
Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 150 млрд тонн сухого органического вещества. В континентальной части биосферы самыми продуктивными являются степи и околоводные пространства, а также умеренные дождевые и субтропические леса, в океанической — эстуарии (расширяющиеся в сторону моря устья рек) и водорослевые леса, а также зоны подъема глубинных вод — апвеллинга. Низкая продуктивность растений характерна для открытого океана, пустынь и экваториального леса.
На иллюстрации приведена оценочная величина биомассы планеты Земля в разные эпохи.
Биомасса — шестой по запасам из доступных на настоящий момент источников энергии после горючих сланцев, урана, угля, нефти и природного;газа. Приближённо полная биологическая масса земли оценивается в 2,4*10^12 тонн.
Биомасса — пятый по производительности возобновимый источник энергии после прямой солнечной, ветровой, гидро-энергии и геотермальной энергии. Ежегодно на земле образуется около 170 млрд тонн первичной биологической массы и приблизительно тот же объём разрушается.
Биомасса всех людей, живущих сейчас на Земле, составляет более 5*10^11 килограммов (это 500 миллионов тонн).
Экологическая система планеты Земля сама регулирует численность разных видов живых организмов флоры и фауны. Энергию и массу вещества для эволюции вещества и регулирования между флорой и фауной, между видами организмов пропорции биомассы на Земле производит работа процесса бытия живой материи в среде из неживой материи. Это реализуется в равный пропорциональный прирост объёма пространства неплотной материи вакуума и эфира космоса и плотной материи вещества (рождением около 4 миллионов новых нейтронов в секунду в грамме любого вещества), с эволюцией разных изотопов разных элементов в увеличение и уменьшение электростатического заряда ядра атома, с общим увеличении совокупной атомной массы вещества всей планеты.
Сейчас на Земле популяция людей состоит уже почти из 8 миллиардов индивидов. Это намного превышает популяционно достаточное количество из 2,4 миллиардов людей.
46 хромосом в каждой клетке организма человека имеют массу 242 пикограмма (триллионные доли грамма) = 242*10^-12 г/геном в каждой клетке.
В грамме любого вещества содержится Число Авогадро атомных единиц массы: 1 г = 6,02214*10^23 а.е.м./г.
Количество атомных единиц массы в геноме человека:
242*10^-12 г/геном в каждой клетке * 6,02214*10^23 а.е.м./г = 1,45735788*10^14 а.е.м./геном.
Лишь после того, как один из рядовых российских исследователей осознал, что время-бытие это неотделимая от того, что существует самодостаточная, более чем сверх текучая, энергия-информация бытия, человечеству было подарено, но до сих пор не принято мировым научным сообществом, знание о времени-бытие, как самодостаточного естественного «вечного двигателя» в форме несчетного множества постоянно фонтанирующих электростатикой и магнетизмом микроскопических больших взрывов рождения из нейтронов, протонов, ядер атомов и электронов новых элементарных отдельностей вакуума и эфира; и несметного множества микроскопических больших схлопываний порциями по 3-5,5 кубических метров неплотной материи вакуума и эфира космоса в объёмы пространства по 10^-45 кубических метров новых нейтронов. Что исключает из научного знания сказку аббата Жоржа Леметра (1927 год) о якобы произошедшем около 14 миллиардов лет назад единственном супер большом Большом Взрыве рождения из ничто в один момент сразу всей несметной энергии и всей несметной массы вещества и некоторого первичного объёма пространства нематериального бесструктурного монолитного вакуума Эйнштейна 3.
Тогда понятно, что продуктом работы процесса-функции «вечного двигателя» времени-бытия того, что уже существует, является не только продолжение бытия того, что уже существует, но ещё и приращение совокупного неплотного объёма пространства вакуума и эфира космоса, и совокупной массы плотного объёма пространства вещества на относительную величину Объёмно-Массовой Постоянной Хаббла: 6,591*10^-18 в секунду. При значении Линейной Постоянной Хаббла 2,197*10^-18 в секунду.
Отсюда легко вычисляется сколько новых атомных единиц массы рождается в грамме любого вещества в секунду:
6,02214*10^23 а.е.м./г * 6,591*10^-18 в секунду = 3,969192474*10^6 а.е.м./г*секунда. Можем округлить до 4*10^6 а.е.м./г*секунда.
242*10^-12 г/геном в каждой клетке * 4*10^6 новых нейтронов/г*секунда = 9,68*10^-4 новых нейтронов/ геном в каждой клетке в секунду.
В году 31556736 секунд/год. Тогда рождается новых нейтронов в геноме в год:
9,68*10^-4 новых нейтронов/ геном в каждой клетке в секунду * 31556736 секунд/год = 305469204,48*10^-4 = 3,0546920448*10^4 новых нейтронов/геном в каждой клетке в год.
В организме взрослого человека несколько триллионов живых клеток, содержащих геном.
Новые нейтроны могут попадать в ядра атомов не только генома, но и других биологических молекул: углеводов, жиров и белков. Некоторые повреждения некоторых таких биологических молекул могут приводить к перерождению биологических молекул в патологические, типа преонов, вызывающих смертоносную губчатую энцефалопатию.
Почти все новые нейтроны включаются в состав ядер атомов генома каждой клетки. Получаются атомы более тяжёлых изотопов исходных элементов. В том числе получаются радиоактивные изотопы, что приводит к поломкам каких-то участков белков и (или) нуклеотидов ДНК хромосом. Почти все такие поломки иммунная система клеток оперативно диагностирует и автоматически оперативно исправляет.
Если лишь триллионные доли таких поломок белков и (или) нуклеотидов в ДНК генома иммунитет исправит с ошибками или не сможет исправить, то получится клетка с патологией генома. В частности, может получиться раковая клетка, которую, как правило, иммунная система организма уничтожает. В организме каждого взрослого человека около 100 тысяч клеток разных органов ежесекундно перерождается в раковые клетки, но иммунная система оперативно их диагностирует и уничтожает, в частности, механизмом апоптоза. Либо в геноме клетки остаётся мутация, не влекущая тяжёлую патологию клетки и всего организма. Очень редко эта мутация становится шаблоном, по которому в клетке синтезируются какие-то вирусы: ретровирусы, или коронавирусы, могущие поражать организм других людей…
Когда в планетарной популяции одного вида живых организмов сосредоточивается избыточно большая доля биомассы живого вещества экосистемы планеты (перекос количества биомассы в один вид), тогда неотвратимо в этой скученности, скажем, из многих миллиардов организмов людей, возникают катастрофические мутации генов в их геноме. Формируются такие патологические мутации, которые становятся источниками бурного производства смертельно опасных вирусов. А в скученности из многих миллиардов людей такие особенно заразные смертоносные вирусы стремительно поражают организм сотен миллионов, миллиардов людей. И значительная доля людей может погибнуть. Что и требуется экологической системе планеты, чтобы выправить перекос биомассы в динамическую эволюционирующую оптимальность.
А антипрививочники это «пятая колонна» тех, кто целенаправленно занимается сокращением людей на Земле увеличение смертности уже живущего поколения людей от разного рода смертоносные технологии, а не допущением рождения избыточного количества людей в новых поколениях через снижение рождаемости административными методами, просвещением и аргументированным убеждением.
1. Флогистон https://wiki2.org/ru/Флогистон. Термин введён в 1667;году Иоганном;Бехером и в 1703 году Георгом;Шталем для объяснения процессов;горения. Флогистон представляли как невесомый флюид, улетучивавшийся из вещества при сжигании. В то время считалось, что металл — это соединение «земли» (оксида металла) с флогистоном, и при горении металл разлагается на «землю» и флогистон, который смешивается с воздухом и не может быть отделён от него. Открытое позже увеличение массы металла при прокаливании стали объяснять отрицательной массой флогистона. Способность выделять флогистон из воздуха приписывали растениям.
2. Теплород https://wiki2.org/ru/Теплород — по распространённым в XVIII — начале XIX;века воззрениям, невесомый флюид, присутствующий в каждом теле и являющийся причиной тепловых явлений. Введён в 1783 году Лавуазье. Гипотеза флогистона-теплорода была отвергнута в результате испытаний, что послужило опорой для принятия молекулярно-кинетической;теории в середине XIX века.
1. Макеев А.К. За горизонтом познанного. Новая картина Мира: единство микро- и макро- космоса, разума, поля и вещества! (Вселенная – это и есть истинный Бог!) // М.: АО СОЛИД, 1996. 40 с.; с. 9-13. ISBN 5-88076-021-9 ББК 22.68. https://disk.yandex.ru/i/Q-NLlfC13RnqUR
Биомасса
Биома́сса (биоматерия) — совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе в момент наблюдения.
Среди наземных животных организмов наибольшую по массе часть составляют насекомые, членистоногие и подобные им, обеспечивающие существование растительных организмов. (Более 80-ти процентов сухопутной биомассы).
Человечество, как часть млекопитающих, представляет собой менее 1-го кубического километра, что составляет одну пренебрежимо малую, несоизмеримую со всей биомассой, часть всей биомассы Земли.
Содержание
Состав
Применение биомассы в энергетике
Биомасса — шестой по запасам из доступных на настоящий момент источников энергии после горючих сланцев, урана, угля, нефти и природного газа. Приближённо полная биологическая масса земли оценивается в 2,4·10 12 тонн[1].
Биомасса — пятый по производительности возобновимый источник энергии после прямой солнечной, ветровой, гидро и геотермальной энергии. Ежегодно на земле образуется около 170 млрд т. первичной биологической массы и приблизительно тот же объём разрушается.
Биомасса — крупнейший по использованию в мировом хозяйстве возобновляемый ресурс (более 500 млн т.у.т./год)
Основная часть топливной биомассы (до 80%), это прежде всего древесина, употребляется для обогрева жилищ и приготовления пищи в развивающихся странах.
Примеры
В 2002 году в электроэнергетике США было установлено 9733 МВт генерирующих мощностей, работающих на биомассе. Из них 5886 МВт работали на отходах лесного и сельского хозяйства, 3308 МВт работали на твёрдых муниципальных отходах, 539 МВт на других источниках.
В 2003 году 4 % всей энергии в США производилось из биомассы.
В 2004 году во всём мире производили электричество из биомассы электростанции общей мощностью 35 000 МВт.
В настоящее время европейские страны проводят эксперименты по выращиванию энергетических лесов для производства биомассы. На больших плантациях выращиваются быстрорастущие деревья: тополь, акация, эвкалипт и другие. Испытано около 20 видов растений. Плантации могут быть комбинированными, когда между рядами деревьев выращиваются другие сельскохозяйственные культуры, например, тополь сочетается с ячменём. Период ротации энергетического леса — 6—7 лет.
Распространено применение топливных пеллет — твёрдого топлива из отходов деревообрабатывающих и сельскохозяйственных производств.
Жидкое биотопливо
Из масличных культур при помощи этерификации выделенного растительного масла производится различное дизельное топливо (Биодизель). Проводятся исследования по выращиванию высокопродуктивных плантаций масляных водорослей.
Путём ферментации сахаро и крахмалсодержащих продуктов (злаки, картофель, сахарная свёкла), и с предварительным гидролизом в случае использования целлюлозосодежащего растительного сырья (древесина, солома, растительные отходы) получают этанол (биоэтанол). Этанол применяется в качестве моторного топлива в чистом виде и в смеси с бензинами, используется для производства этил-трет-бутилового эфира — качественного топлива для бензиновых двигателей, являющегося частично биотопливом в отличие от метил-трет-бутилового эфира.
Газификация биомассы
Из 1 килограмма биомассы можно получить около 2,5 нм 3 генераторного газа, основными горючими компонентами которого являются монооксид углерода (CO) и водород (H2). В зависимости от способа проведения процесса газификации и исходного сырья можно получить низкокалорийный (сильно забалластированный) или среднекалорийный генераторный газ.
Из навоза животных методом метанового брожения получают биогаз. Биогаз на 55—75 % состоит из метана и на 25—45 % из СО2. Из тонны навоза крупного рогатого скота (в сухой массе) получается 250—350 кубических метров биогаза. Мировой лидер по количеству действующих установок по производству биогаза — Китай.
Лэндфилл-газ — одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов. В США в 2002 году находилось в эксплуатации 350 заводов по производству лэндфилл-газа, в Европе — 750, всего в мире — 1152, общее количество производимой энергии — 3929 МВт, объём обрабатываемых отходов — 4548 млн. тонн!
Ресурсы
Россия ежегодно накапливает до 300 млн. т. в сухом эквиваленте органических отходов: 250 млн т в сельскохозяйственном производстве, 50 млн. т. в виде бытового мусора.
США на свободных землях могут ежегодно выращивать 1,3 миллиарда тонн биомассы (Switchgrass — разновидности проса). Из этой биомассы можно получать биотоплива в объёме, эквивалентом 4,5 млн. баррелей нефти в день.
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Биомасса» в других словарях:
биомасса — биомасса … Орфографический словарь-справочник
БИОМАССА — (от био. и лат. massa ком, кусок), выраженное в единицах массы количество живого вещества, приходящееся на единицу площади или объема местообитания (г/м2, кг/га, г/м3 и др.). Более точно биомасса выражается в энергетических единицах,… … Экологический словарь
БИОМАССА — (от био. и масса) общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом (растений, микроорганизмов и животных) на единицу поверхности или объема местообитания; чаще всего выражают в массе сырого или сухого вещества (г/м²,… … Большой Энциклопедический словарь
БИОМАССА — (от био. и масса), общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом (растений, микроорганизмов и животных) на единицу поверхности или объема местообитания; чаще всего выражают в массе сырого или сухого вещества (г/м2, кг/га,… … Современная энциклопедия
БИОМАССА — суммарная масса особей вида, группы видов или сообщества организмов, выражаемая обычно в единицах массы сухого или сырого вещества, отнесённых к единицам площади или объёма любого местообитания (кг/га, г/м2, г/м3, кг/м3 и др.). Для того чтобы… … Биологический энциклопедический словарь
Биомасса — (от био. и масса), общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом (растений, микроорганизмов и животных) на единицу поверхности или объема местообитания; чаще всего выражают в массе сырого или сухого вещества (г/м2, кг/га,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Биомасса — совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе в момент наблюдения; возобновляемые источники органического материала, который может быть использован в качестве топлива и для промышленного производства. … … Официальная терминология
биомасса — Вещество организмов, выраженное в единицах массы или энергии. [ГОСТ 9.102 91] биомасса Все виды веществ растительного и животного происхождения, продукты жизнедеятельности организмов и органические отходы, образующиеся в процессах производства,… … Справочник технического переводчика
БИОМАССА — БИОМАССА, общая масса (за вычетом обитателей воды) растений и/или животных, обитающих в какой либо местности. Термин часто применяют ко всему объему живых существ на Земле или на какой либо ее части, например, в океанах. Его относят также к… … Научно-технический энциклопедический словарь
биомасса — общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества (растений, микроорганизмов, животных) на единицу поверхности, объема местообитания или массы субстрата. Б. выражают в массе сырого или сухого вещества (г/л, кг/га, кг/м3 и т. д.).… … Словарь микробиологии
биомасса — сущ., кол во синонимов: 1 • масса (96) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
LiveInternetLiveInternet
—Рубрики
—Метки
—Музыка
—
—Поиск по дневнику
—Подписка по e-mail
—Статистика
Биомасса, или «живое вещество» планеты
Ж и в а я о б о л о ч к а з е м л и
В наше время известно до 500 тысяч видов растений и около 1,5 миллиона видов животных. Но еще далеко не все виды открыты и описаны. А если представить себе, сколько особей у каждого вида. Попробуйте сосчитать количество пихт в тайге, или одуванчиков на лугу, или колосьев на одном поле пшеницы. Сколько живет муравьев в одном муравейнике, сколько рачков циклопов или дафний в одной луже, сколько белок в лесу, сколько щук, окуней или плотвы в одном озере. И поистине сказочные цифры получаются при попытке сосчитать микроорганизмы.
Так, в 1 грамме лесной почвы в среднем насчитывается:
бактерий —400 000 000,
грибов — 2 000 000,
водорослей — 100 000,
простейших — 10 000.
Все это неисчислимое множество живых существ размещается не хаотически и беспорядочно, а строго закономерно, в определенном порядке, по исторически сложившимся на Земле законам жизни. Вот что по этому поводу пишет американский ученый-биолог К. Вилли: «На первый взгляд может показаться, что мир живых существ состоит из невообразимого множества растений и животных, отличных друг от друга и идущих каждый своим путем. Однако более детальное изучение показывает, что все организмы, как растительные, так и животные, имеют одни и те же основные жизненные потребности, перед ними стоят одни и те же проблемы: добывание пищи как источника энергии, завоевание жизненного пространства, размножение и т. п. В ходе разрешения этих проблем растения и животные образовали огромное множество различных форм, каждая из которых приспособлена к жизни в данных условиях внешней среды. Каждая форма приспособилась не только к физическим условиям среды — приобрела устойчивость к колебаниям в определенных границах влажности, ветра, освещения, температуры, силы тяжести и т. д., но также и к биотическому окружению — ко всем растениям и животным, обитающим в той же зоне.
Закономерно распределяясь на Земле, вся совокупность организмов образует живую оболочку нашей планеты — биосферу. Заслуга в разработке понятия «биосфера» и выяснении ее планетарной роли принадлежит русскому академику В. И. Вернадскому, хотя сам термин употребляли еще в конце прошлого столетия. Что же такое биосфера и почему ей придается такое большое значение?
Поверхностные части Земли состоят из трех минеральных, неорганических оболочек: литосфера — твердый каменный панцирь Земли; гидросфера — жидкая, несплошная оболочка, включающая все моря, океаны и внутренние воды,—Мировой океан; атмосфера — газообразная оболочка.
Вся гидросфера, верхние части литосферы и нижние слои атмосферы заселены животными и растениями. Современная биосфера образовалась в процессе возникновения и дальнейшего исторического развития живой материи. Со времени зарождения жизни на Земле по различным оценкам прошло от 1,5—2,5 до 4,2 миллиарда лет. В. И. Вернадский пришел к выводу, что за это время все наружные слои земной коры переработаны жизнедеятельностью организмов на 99 процентов. Следовательно, Земля в том виде, как мы ее воспринимаем, на которой мы живем, в значительной степени есть продукт деятельности организмов.
Жизнь, возникнув на Земле в результате закономерного развития материи, на протяжении многих миллионов лет своего существования в форме различных организмов изменила облик нашей планеты.
Все организмы биосферы в совокупности образуют биомассу, или «живое вещество», обладающее мощной энергией, которая изменяет земную кору и атмосферу. Общий вес растительной массы около 10 000 миллиардов, а животной — около 10 миллиардов тонн, что составляет примерно 0,01 процента веса всей биосферы с ее твердой, жидкой и газообразной средой обитания. Подсчитано, что биомасса всех живых существ, населявших Землю, примерно через миллиард лет после появления жизни должна была бы во много раз превысить массу нашей планеты. Но этого не произошло.
Почему же биомасса существенно не накапливается? Почему она удерживается на каком-то определенном уровне? Ведь биомасса как живая материя имеет тенденцию к беспрерывному развитию, совершенствованию и постоянному накоплению в процессе этого развития, в процессе размножения и роста живых существ.
А не происходит этого потому, что каждый элемент, из которых построено тело организма, воспринимается из окружающей среды, а затем через целый ряд других организмов опять возвращается в окружающую, неорганическую среду, из которой вновь поступает в состав живого вещества, биомассы. Следовательно, каждый элемент, входящий в состав живой материи, используется ею многократно.
Не следует, однако, это понимать в абсолютном смысле. С одной стороны, какая-то часть элементов выходит из круговорота веществ, так как на Земле само по себе происходит накопление органических соединений в виде залежей каменного угля, нефти, торфа, горючих сланцев и т. д. С другой стороны, человек своей деятельностью может обеспечить более интенсивный процесс накопления биомассы, что проявляется в беспрерывном повышении урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности домашних животных.
Но все это отнюдь не отвергает общего правила. Существенно биомасса на Земле все же не накапливается, а постоянно удерживается на каком-то определенном уровне, хотя этот уровень и не является абсолютным и постоянным. Происходит это потому, что биомасса беспрерывно разрушается и вновь созидается из одного и того же строительного материала, в ее пределах протекает беспрерывный круговорот веществ. В. И. Вернадский пишет: «Жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности. Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них все время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет, от древнейших археозойских эр до нашего времени. На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом.
Этот круговорот, совершающийся в результате жизнедеятельности организмов, называется биологическим круговоротом веществ. Он принял современный характер с появлением зеленых растений, осуществляющих процесс фотосинтеза. С этого времени и условия для эволюции живой материи на Земле приобрели совершенно иной характер.
Ход круговорота веществ вкратце можно рассмотреть на примере с углеродом, атомы которого входят в состав сложной белковой молекулы. Именно с белковой молекулой и связана жизнь, обмен веществ.
Над каждым гектаром Земли содержится в составе углекислого газа (С02) до 2,5 тонны углерода. Как показали расчеты, посевы, например, сахарного тростника каждым гектаром поглощают до 8 тонн углерода, который используется на построение тела этих растений. В результате зеленые растения примерно за несколько сот лет использовали
В современных условиях углерод в процессе биологического круговорота веществ проходит следующие этапы: 1) зеленые растения, созидатели органического вещества, поглощают углерод из атмосферы и вводят его в состав своего тела; 2) животные, или потребители, питаясь растениями, из их углеродистых соединений строят углеродистые соединения своего тела; 3) бактерии, а также некоторые другие организмы, или разрушители, разрушают органическое вещество умерших растений и животных и освобождают углерод, который снова уходит в атмосферу в составе углекислого газа.
Другой важной составной частью аминокислот и белков биомассы является азот. Источником азота на Земле служат нитраты, которые по глотаются растениями из почвы и воды. Животные, поедая растения, из аминокислот растительных белкой синтезируют свою протоплазму. Гнилостные бактерии переводят соединения азота мертвых тел этих организмов в аммиак. Затем нитрифицирующие бактерии превращаю аммиак в нитриты и нитраты. Часть азота денитрифицирующими бактериями возвращается в атмосферу. Но на Земле в процессе эволюции живого вещества появились организмы, способные связывать свободный азот и превращать его в органические соединения. Это некоторые сине-зеленые водоросли, почвенные, а также клубеньковые бактерии вместе с клетками корней бобовых. При отмирании этих организмов азот их тела нитрифицирующими бактериями переводится в соли азотной кислоты.
Подобный круговорот совершают и вода, и фосфор, и многие другие вещества, входящие в состав живой материи и минеральных оболочек биосферы, В результате все элементы, за редким исключением, деятельностью живого вещества биосферы вовлекаются в грандиознейший по своим масштабам беспрерывно движущийся поток — биологический круговорот веществ. «Прекращение жизни было бы неизбежно связано с прекращением химических изменений, если не всей земной коры, то во всяком случае ее поверхности — лика Земли, биосферы»,— пишет академик В. И. Вернадский.
Особенно ярко эта мысль Вернадского подтверждается той ролью, которую играет в процессе своего круговорота кислород, продукт фотосинтеза растений. Практически весь кислород в земной атмосфере возник и поддерживается на определенном уровне деятельностью зеленых растений. В большом количестве он расходуется организмами в процессе дыхания. Но, кроме того, обладая огромной химической активностью, кислород непрерывно вступает в соединения почти со всеми другими элементами.
Если бы зеленые растения не выделяли такого огромного количества кислорода, то он полностью исчез бы из атмосферы примерно за 2000 лет. Преобразился бы весь облик Земли, исчезли бы почти все организмы, прекратились бы все окислительные процессы в физической части биосферы. Земля стала бы безжизненной планетой. Именно наличие свободного кислорода в атмосфере планеты свидетельствует о том, что на ней есть жизнь, живое вещество, есть биосфера. А раз есть биосфера, почти все элементы среды вовлекаются ею в грандиозный, нескончаемый круговорот веществ.
Подсчитано, что в современную эпоху весь кислород, содержащийся в атмосфере, оборачивается через организмы (связываясь при дыхании и высвобождаясь при фотосинтезе) за 2000 лет, что вся углекислота атмосферы совершает круговорот в обратном направлении за каждые 300 лет и что все воды на Земле разлагаются и воссоздаются путем фотосинтеза и дыхания за 2 000 000 лет. 
В основе учения о биосфере лежат геохимические исследования, в первую очередь изученные В. И. Вернадским круговороты кислорода и углерода. Он первым высказал предположение, что кислород, содержащийся в современной атмосфере, образован в результате фотосинтетической деятельности растений.
Выдающийся естествоиспытатель В. И. Вернадский обладал поразительной способностью охватывать своей острой и гениальной мыслью почти все области современного естествознания. В своих мыслях и концепциях он далеко опережал современный ему уровень знаний и предвидел на десятилетия вперед их развитие. Еще в 1922 г. Вернадский писал о близком овладении человеком грандиозными запасами ядерной энергии, а в конце 30-х годов предсказывал наступающую эру выхода человека в космос. Он стоял у истоков многих наук о Земле — генетической минералогии, геохимии, биогеохимии, радиогеологии и создал учение о биосфере Земли, ставшее вершиной его творчества.
Научные искания В. И. Вернадского постоянно были связаны с огромной организаторской работой. Он был инициатором создания Комиссии по изучению естественных производительных сил России, одним из организаторов Украинской Академии наук и ее первым президентом. По инициативе Вернадского в системе Академии наук СССР были созданы Институт географии, Институт минералогии и геохимии имени М. В. Ломоносова, Радиевый, Керамический и Оптический институты, Биогеохимическая лаборатория ставшая теперь Институтом геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского, Комиссия по изучению вечной мерзлоты, преобразованная затем в Институт мерзлотоведения имени В. А. Обручева, Комиссия по истории знаний, ныне Институт истории естествознания и техники, Комитет по метеоритам, Комиссии по изотопам, урану и многие другие. Наконец, ему принадлежит идея создания Международной комиссии по определению геологического возраста Земли
ПОТОК ЭНЕРГИИ В БИОСФЕРЕ
Круговороты всех веществ замкнуты, в них многократно используются одни и те же атомы. Поэтому нового вещества для осуществления круговорота не требуется. Закон сохранения материи, по которому материя никогда не возникает и не исчезает, здесь налицо. Но для превращения веществ в пределах биогенного круговорота необходима энергия. За счет какой же энергии осуществляется этот грандиозный процесс? 
Основным источником энергии, необходимой для жизни на Земле, а значит, и для осуществления биологического круговорота веществ, служит солнечный свет, т. е. энергия, которая возникает в недрах Солнца во время ядерных реакций при температуре приблизительно 10 000 000 градусов. (Температура на поверхности Солнца значительно ниже, всего 6000 градусов.) До 30 процентов энергии рассеивается в атмосфере или отражается облаками и поверхностью Земли, до 20 процентов поглощается в верхних слоях облаками, приблизительно 50 процентов достигает суши или поверхности океана и поглощается в форме тепла. Лишь ничтожное количество энергии, всего около 0,1—0,2 процента, улавливается зелеными растениями; оно-то и обеспечивает весь биологический круговорот веществ на Земле.
Зеленые растения аккумулируют энергию солнечного луча, накапливают ее в своем теле. Животные, поедая растения, существуют за счет той энергии, которая поступила в их организм вместе с пищей, со съеденными растениями. Хищники в конечном итоге также существуют за счет энергии, накопленной зелеными растениями, ибо питаются растительноядными животными.
Таким образом, энергия Солнца, первоначально использованная зелеными растениями в процессе фотосинтеза, превращается в потенциальную энергию химических связей тех органических соединений, из которых строится само тело растений. В организме животного, съевшего растение, происходит окисление этих органических соединений с выделением такого количества энергии, которое было затрачено на синтезирование органического вещества растением. Часть этой энергии и используется для жизни животного, а часть, согласно второму закону термодинамики, превращается в тепло и рассеивается в пространстве.
В конечном итоге энергия, полученная от Солнца зеленым растением, переходит от одного организма к другому. При каждом таком переходе энергия превращается из одной формы (энергия жизни растения) в другую (энергия жизни животного, микроорганизма и т. д.). При каждом таком превращении происходит снижение количества полезной энергии. Следовательно, в отличие от круговорота веществ, который протекает по замкнутому кругу, энергия перемещается от организма к организму в определенном направлении. Происходит односторонний поток энергии, а не круговорот.
Нетрудно себе представить, что, как только погаснет Солнце, вся накопленная Землей энергия постепенно через какой-то определенный и сравнительно небольшой промежуток времени превратится в тепло и рассеется в пространстве. Прекратится круговорот веществ в биосфере, все животные и растения погибнут. Довольно мрачная картина. Конец жизни на Земле.
Однако нас не должен смущать такой вывод. Ведь Солнце будет светить еще несколько миллиардов лет, т. е. как минимум столько, сколько на Земле уже существует жизнь, которая развилась от примитивных комочков живой материи до современного человека. Причем сам человек на Земле появился всего около миллиона лет тому назад. За этот срок он прошел путь от каменного топора до сложнейших электронно-вычислительных машин, проник в глубь атома и Вселенной,
Всякий переход энергии из одной формы в другую сопровождается снижением количества полезной энергии вышел за пределы Земли и успешно осваивает космическое пространство.
Появление человека и такой высокоорганизованной материи, как его головной мозг, имело и имеет исключительное значение для эволюции живой материн и всей биосферы. С момента возникновения человечество, как часть биомассы, значительное время находилось в полной зависимости от окружающей среды. Но но мере развития мозга, мышления человек все более и более завоевывает природу, поднимается над ней, подчиняет ее своим интересам. Еще в 1929 году А. П. Павлов, подчеркивая всевозрастающую роль человека в развитии органического мира на Земле, предложил четвертичный период именовать «антропогеном», а затем В. И. Вернадский, считая, что человечество создает новую, разумную оболочку Земли, или сферу разума, предложил название «ноосфера».
Деятельность человека существенно изменяет круговорот веществ в биосфере. Добыто и сожжено около 50 миллиардов тонн угля; миллиардами тонн добываются железо и другие металлы, нефть, торф. Человек овладел различными формами энергии, в гом числе и атомной. В результате на Земле появились совершенно новые химические элементы и возникла возможность превращать одни элементы в другие, а в биосферу включилось большое количество радиоактивных излучений. Человек стал величиной космического порядка и силой разума своего в скором будущем сможет овладеть такими формами энергии, о которых мы сейчас и не подозреваем.