Океаносфера

   Определенное динамическое равновесие выдерживается в течение одного планетарного цикла. За последние 700 тыс. лет судя по различным косвенным данным, приблизительно каждые 100 тыс. лет возникало сильное похолодание, приводившее к формированию ледниковых эпох. Между ними наступали циклы потепления, продолжавшиеся по 20 тыс. лет; последняя такая эпоха в 40-х годах текущего столетия сменилась похолоданием. На этих примерах показана природа обмена энергии и веществ, которая определяется циклическим характером развития планетарных процессов.

   Океаносфера играет большую роль и в поддержании динамического равновесия планетарного газообмена. Такое равновесие постоянно нарушается в условиях сложного и длительного глобального перераспределения водных и воздушных масс, изменения характера и интенсивности биохимических процессов, протекающих у поверхности Земли в толще геосфер. «Океаническая вода, - писал А. П. Виноградов, - регулирует объем кислорода атмосферы и его изотопный состав, скорость проникновения кислорода (как и других газов) атмосферы и «нового» кислорода из фотосинтезирующего слоя в океаническую воду, первоначальные и конечные объемы растворенного кислорода. Иными словами, скорость вентиляции Мирового океана, оборачиваемость кислорода, будучи изучены еще глубже, осветили бы историю формирования атмосферы». При весьма активном газообмене океаносферы с атмосферой в каждой из них сохраняется постоянство соотношений кислорода и азота, несмотря на то, что эти зависимости различны в воздухе и воде. Если в атмосфере азота (по объему) в 4 раза больше, чем кислорода, то в океане только в 2 раза, что объясняется высокой растворимостью кислорода по сравнению с азотом. Общее содержание газов в Мировом океане составляет 33∙1012 т. Сколь это велико, можно судить по сопоставлению со всей массой газов в атмосфере, равной 5,3∙1015 т.

   Количество кислорода, растворенного в океаносфере, составляет 7,5∙1012 т, что в 158 раз меньше, чем в атмосфере (1184∙1012т). При этом фитопланктон ежегодно продуцирует 215 млрд. т. Поглощая из воздуха 55 млрд. т кислорода, Мировой океан выделяет в атмосферу 61 млрд. т. Таким образом, воздушная оболочка Земли ежегодно получает из океана 6 млрд. т этого газа. Общая масса растворенного кислорода достаточна для активного развития жизни и окисления всей массы органических и минеральных продуктов в океаносфере. Кроме того, еще остаются большие его излишки; в океаносфере сосредоточено огромное его количество, за счет чего поддерживается динамическое равновесие в планетарном газообмене. Однако дальнейшее развитие хозяйственной деятельности человека может привести к весьма серьезным нарушениям существующего в наше время положения. Так, расход кислорода на сжигание топлива к 2000 г. достиг 57 млрд. т, что близко к 13% ежегодного его продуцирования на всей планете. Еще через 50 лет почти весь кислород, выделяемый растительностью суши и океана, потребуется для сжигания топлива. При всей ориентировочности этих цифр несомненна необходимость уточнения имеющихся сведений о глобальном газообмене и влиянии на него человека.

   В океаносфере и атмосфере помимо самостоятельных систем выделения кислорода и поглощения углекислого газа осуществляется довольно активный планетарный обмен двуокиси углерода. Являясь химически активным, углекислый газ принимает участие во многих реакциях и процессах, протекающих в геосфере: вовлекается в биохимический обмен, приводящий к созданию органики, формированию и развитию пищевой цепи, в глобальном круговороте органических веществ, изменении климатических условий на Земле и общепланетарном обмене веществ в целом. При этом, как писал А. П. Виноградов, «океан действует, как грандиозный насос, забирая СО2 из атмосферы в холодных областях и отдавая ее в тропической области».

   В планетарном обмене веществ между океаносферой, литосферой и атмосферой происходит постоянное перераспределение, накопление и возобновление растворенных и взвешенных продуктов минерального и органического происхождения, а также отложение их на дне Мирового океана. Основная масса материалов механического и химического разрушения суши в конечном счете сносится в океаны и моря речным и подземным стоком. Взвеси, выносимые реками, оцениваются от 12,7 до 18,5 млрд. т в год. Сток растворенных веществ определяется в 3,3-3,6 млрд. т в год, что в 4-5 раз меньше выноса в Мировой океан твердых материалов. Общая масса веществ, приносимых речными водами, порядка 16-22 млрд. т в год. В океаносфере содержится в 100 раз больше взвеси (1370 млрд. т) по сравнению с ежегодным их приносом с речным стоком.

   Органическое вещество в океаносфере находится в растворенной и коллоидной формах. Оно приносится в сравнительно небольшом количестве с суши в виде пылевых частиц и с речным стоком (около 1 млрд.т. С орг/год), а главная его масса воспроизводится в процессе фотосинтеза. По расчетам из общего количества органического вещества в 21 млрд. т в, год на фитопланктон приходится 95%, на фитобентос - 0,5%, а остальное поступает с суши. До минеральных соединений в океаносфере разлагается 92-97% всей органики; до дна доходит в виде взвесей 3-8%. В донных отложениях содержится около 150∙1014 т органических веществ. Ежегодное отложение на дне Мирового океана определено в 85 млн. т.

   Все растворенные и взвешенные в океаносфере вещества подвергаются сложнейшей переработке, в которой очень большую роль играют бактерии животных и растительных организмов. Около 70% всей массы этих продуктов преобразуют бактерии. Последняя стадия трансформации происходит в донных отложениях. Экспериментальные данные показали, что в результате разложения минеральных и органических отложений получаются совершенно тождественные продукты как в химическом, так и в минералогическом отношении. Основой их является агрегат глинистых минералов, представляющий собой такой же водный алюмосиликат, который обыкновенно составляет главную массу тонких илов и глин, являющихся преобладающими типами терригенных осадков в океане. Следовательно, различные по составу донные отложения дают одни и те же конечные продукты распада; по-видимому, это объясняется тем, что основа алюмосиликатов - каолиновое ядро - оказывается наиболее стойким соединением. Поэтому алюмосиликаты и составляют основу земной коры. Таким образом, происходит постоянный обмен веществ между сушей и океаносферой. Он начинается с выветривания горных пород, продукты разрушения которых переносятся водами и ветром в Мировой океан; выходя на дневную поверхность, донные отложения превращаются в горные породы. Таким образом, в процессе геологических преобразований замыкается планетарный круговорот веществ. На этом примере прослеживается связь между процессами различных категорий - от микромасштабных до геологических циклов, приводящих к коренным изменениям природы Земли. Мировой океан является не только важнейшим звеном глобального обмена веществ, но и областью, в пределах которой завершается конечный распад минеральных и органических продуктов.

   Таким образом, океаносфера оказывает огромное влияние на глобальный обмен энергии, веществ, а тем самым и на природу всей Земли. Обилие цифровых данных необходимо для того, чтобы дать количественную оценку планетарной роли океаносферы, целесообразности выделения ее в самостоятельную геосферу.