Эволюция состава атмосферы

Изотопный состав наиболее распространенных элементов материала Луны и метеоритов аналогичен изотопному составу элементов на Земле. Это указывает на то, что элементы в земной коре и метеоритах происходят из одного и того же космического вещества. Кроме того, это свидетельствует об однотипном характере ядерных реакций, приводящих к синтезу элементов Земли и метеоритов, об одинаковом возрасте этих образований. Изотопный состав атмосферы звезд изучен еще недостаточно. Однако уже можно сказать, что распространенность элементов и их изотопов в веществе звезд отличается от земного распределения. Объяснение этого факта базируется на представлении об эволюции звезд и связи их состава с преобладающими ядерными реакциями, осуществляющимися на звездах. [c.432]

В процессе эволюции Земли значительно изменялись химический состав атмосферы (в том числе и атмосферного аэрозоля), ее структурные характеристики. В последние годы значительное внимание уделяется проблеме антропогенного влияния на климат планеты. Активизация промышленной деятельности человека вызывает значительные изменения структурных и оптических характеристик атмосферного аэрозоля. Имеются свидетельства о колоссальных колебаниях интенсивности вулканической активности за геологические периоды. Например, в третичный период вулканическая активность была, вероятно, на два порядка выше, чем в настоящее время. Приближенные оценки показывают, что уже в настоящее время в северном полушарии индустриальные источники ответственны за 30 % общей продукции аэрозоля, а оптическая толщина стратосферного аэрозольного слоя в процессе эволюции Земли могла изменяться более чем на порядок. Выявление климатических последствий вариаций поля аэрозоля в глобальном и региональном масштабах в настоящее время возможно только путем выполнения численного моделирования лучистого теплообмена. [c.182]

Развитие фотосинтетических аппаратов знаменовало собой начало совершенно нового периода в эволюции форм жизни на Земле. Появились новые виды живых существ, резко изменились условия питания, состав атмосферы — началось обогащение ее кислородом. Синтез органических веществ в растениях и водорослях обеспечил пищей гетеротрофные организмы из остатков растений под влиянием химических и биологических факторов начали образовываться массы ископаемых углей. Накопления таких отложений, как нефть, известняки и сланцы,— это тоже результат фотосинтетической деятельности. [c.196]

Примечание. Стадии эволюции атмосферы постепенно переходили одна в другую, при этом постепенно изменился и состав атмосферы. [c.187]

Все вещества, которые нас окружают и которые мы используем в своей деятельности, условно можно разделить на две большие совокупности возникшие естественным путем в ходе эволюции Земли и полученные искусственно, синтетически. К первым можно отнести кислород воздуха, воду, глину (глинозем), различные соли, нефть, уголь, т. е. вещества минерального, растительного и животного происхождения. С ними вы познакомились в курсе природоведения и в начальном курсе химии. Одни из этих веществ играют очень важную и заметную роль в тех постоянно и непрерывно идущих процессах круговорота веществ, которые создают устойчивый баланс их в атмосфере и гидросфере. Так, достаточно устойчивым, постоянным оказывается и поддерживается отношение (баланс) углекислого газа и кислорода воздуха. Химическое изучение и описание этих веществ показывает, что они имеют разнообразные состав, строение и свойства. Так, в атмосфере находятся атомы инертных газов (Не, Ме, Аг, Кг, Хе), молекулы кислорода Оа, азота N2, диоксида углерода (углекислого газа) СОг, пары воды Н2О, озон Оз, некоторое количество газообразных и твердых веществ (пыль), являющихся как результатом естественных процессов, так и отходами (выбросами, побочными продуктами) химических производств, транспорта, переработки сырья и т. п. [c.5]

Это тем более удивительно, что мир неживых систем и царство жизни связаны с постоянным обменом и один и тот же атом имеет шансы много раз стать составной частью и организма, и минерала, и земной атмосферы (В. И. Вернадский). Несомненно, однако, что устойчивость динамических организаций увеличивалась по мере их усложнения. Способность выдерживать физические и химические атаки внешней среды (например, повышение давления, колебания температуры, кислотности среды и т. п.) у живых существ выражена более отчетливо, чем у относительно просто построенных систем неживой природы. Такие процессы, как растворение, выветривание, эрозия, существенно изменяющие неживые системы, не оказывают разрушительного действия на живую материю во всем разнообразии ее форм. Химический состав и важнейшие последовательности реакций в живых системах мало изменялись на всем протяжении колоссального пути биологической эволюции. Это значит, что химическая эволюция в одних определенных условиях может завершиться примитивной стадией кристаллизации, а в других дать начало синтезу усложняющихся организаций, в которых механизмы, обеспечивающие устойчивость, строятся из одних и тех же химических фрагментов (белков, ферментов, липидов и др.), но выполняют все более тонкие и специфические функции. [c.7]

Для установления вероятных путей эволюции химических систем целесообразно разделить области, в которых соверщались структурообразующие процессы, на твердофазную, жидкофазную и газообразную. На языке геологов это соответствует литосфере, гидросфере и атмосфере. Все эти системы открытые, и, руководствуясь только поисками равновесных состояний, исследователь всегда рискует совершить ошибку. Если, например, по отношению к ядру Земли и ее мантии можно обсуждать вопрос о процессах, ведущих к равновесию, и даже, с известным приближением, принимать какое-то данное состояние за равновесное, то по отношению к атмосфере и гидросфере такое утверждение было бы не-верным. Нижние слои атмосферы за периоды времени, короткие сравнительно с геологическими, сохраняют равновесный состав, но верхние части газовой оболочки ( хемосфера ) подвергаются интенсивным лучевым воздействиям и служат ареной разнообразных реакций, среди которых радикальным процессам принадлежит ведущая роль. [c.371]

Водород — самый распространенный элемент Вселенной. Он составляет основную массу Солнца, звезд и других космических тел. В недрах звезд на определенной стадии их эволюции протекают разнообразные термоядерные реакции с участием водорода. Они и являются источником неисчислимого количества энергии, излучаемого звездами в космическое пространство. Распространенность водорода на Земле существенно иная. В свободном состоянии на Земле он встречается сравнительно редко — содержится в нефтяных и горючих газах, присут ствует в виде включений в некоторых минералах. Некоторое количество водорода появляется постоянно в атмосфере в результате разложения органических веществ микроорганизмами, но затем водород быстро перемещается в стратосферу вследствие его легкости. Основная масса водорода в земной коре находится в виде химических соединений с другими элементами большая часть его связана в форме воды, глин и углеводородов последние составляют основу нефти и входят составной частью в природные горючие газы. Кроме того, растительные и животные (организмы содержат сложные вещества, в состав которых обязательно входит водород. Общее содержание водорода составляет 0,88% массы земной коры, и по распространенности на Земле он занимает 9-е место. [c.293]

Таким образом находясь в атмосфере, содержащей аммиак и азот, бактерии, а позже и растения, содержащие хлорофилл, должны были создать в ходе эволюции разнообразные АС, например белки, алкалоиды п др., входящие в состав растений и животных. Поскольку происхождение нефти связано в превращениями захороненного органического материала, разнообразные трансформированные АС в тех или иных количествах должны присутствовать в нефти. Их количество, состав и структура зависят от условий нефтеобразования — времени, температуры, исходного вещества, геологического окружения, деятельности бактерий, состава вод и др. Составы исходного (древнего) и современного органического материала примерно одинаковы и очень разнообразны. Поэтому кажется удивительным и до конца непонятным относительно однообразное и в целом сходное распределение АС в нефтях различного возраста и происхождения. В сущности АС могут либо быть трансформированными химическими ископаемыми, либо являться продуктом вторичных превращений азотсодержащих компонентов осажденного органического материала. Поэтому важно рассмотреть в общих чертах состав исходного органического материала и возможные пути его превращения в АС нефти. [c.61]

Приведенный состав глубинных газов должен был определять восстановительный характер атмосферы, и если в конце концов произошел переход к современной окислительной атмосфере, то ответственным за это фактором была жизнедеятельность фотосинтезирующих организмов. С момента появления жизни на Земле дальнейшая химическая эволюция внешних ее оболочек - атмосферы, гидросферы и верхней части литосферы -определялась главным образом биотой (под биотой понимают совокупность всех живых организмов). [c.49]

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. [c.4]

Существует предположение, что все ныне живущие организмы произошли из единственной, возникшей несколько миллиардов лет назад первобытной клетки. Пережив своих конкурентов, эта клетка положила начало процессу клеточного деления и эволюции, который в конце концов создал зеленый покров Земли, изменил состав ее атмосферы и сделал ее родиной разумной жизни. Видимо, только так можно объяснить фамильное сходство между всеми организмами. Па эволюционном пути имеется важная веха. Приблизительно 1,5 млрд. лет назад произошел переход от маленьких клеток со сравнительно простой внутренней структурой (так называемых прокариот, к которым относятся различные бактерии) к большим по размеру и значительно более сложно устроенным эукариотическим клеткам, подобным клеткам высших животных и растений. [c.22]

Недавно было высказано предположение, что дополнительным, источником свободной энергии для добиологической эволюции могла служить тепловая и ультразвуковая энергия, выделявшаяся при прохождении метеорита через атмосферу и при столкновении с поверхностью гидросферы [51]. Хорошо известно, что поверхность метеорита сильно нагревается (до 16 ООО К) при торможении в атмосфере. В воздушной подушке перед падающим метеоритом могут возникать также высокие давления — до> 1500 атм. При таких температурах из веществ, входивших в состав первобытной атмосферы, могли образовываться свободные радикалы последние могли рекомбинировать в охлаждающемся пространстве после прохождения метеорита. Многие метеориты полностью испаряются до того, как проникают в глубокие слои атмосферы. Однако крупные метеориты долетают до поверхности и выпадают иа нее. Удары о поверхность первобытных океанов могли приводить к возникновению локальных областей с повышенной [c.138]

Фотохимические реакции сыграли определяющую роль в эволюции атмосферы и жизни на Земле. Наше понимание первичных фотохимических процессов позволяет представить правдоподобную картину истории атмосферного развития. Исследование палеоатмосферы Земли ( ископаемой атмосферы ) в свою очередь предполагает решение ряда загадок геологии Земли. Виды живых организмов, которые оказались жизнеспособными во все времена в прошлом, и их взаимоотношения с окружающей средой непосредственно зависели от состава атмосферы соответствующего периода. И наоборот, процессы с участием живых организмов оказывали существенное влияние на состав атмосферы. Это взаимовлияние атмосферы и биологической эволюции, позволяющее изучать палеоатмосферу Земли и сравнивать с современным состоянием атмосфер других планет, особенно важно. В этом разделе излагается один из возможных взглядов на развитие атмосферы Земли. [c.210]

Таким образом, внешние геосферы и биота прошли длительный путь совместной эволюции, в результате которой сложился своеобразный природный "биосферный метаболизм", определяющий химический состав атмосферы, океанов и твердой поверхности нашей планеты. Этот "метаболизм" выступает в виде совокупности взаимосвязанных физических, химических и биологических процессов. Как и любому организму со сложным метаболизмом, биосфере Земли присущ внутренний гомеостазис в отсутствие значительных нарушений (вследствие действия космических, внутрипланетарных или антропогенных факторов) эти процессы определяют природные циклы элементов, сбалансированные во временном интервале менее 1000 лет по всем источникам и стокам. Ключевым звеном поддержания такого квазистационарного состояния является деятельность биоты. [c.75]

Si, А1, Na, К, Са, Sr, Ва, U, Th, Ti, Zr, редкоземельными и др. элементами, к-рые понижают темп-ру плавления исходной метеоритной силикатной смеси, и летучими в-вами (НзО, СОз, N3, инертными газами, lj и др.). Эти процессы протекают, как показывает изучение Земли, Луны, Марса, Венеры, по единым физ.-хим.. законам и приводят к формированию однотипного в-ва — базальтов в составе коры планет и атмосфер, состоящих из СОз, N3, Аг, паров НаО такой состав — признак в-ва, прошедшего глубокую дифференциацию в телах планет земного типа. На пов-сти планет идут сложные хим. р-ции преобразования в-в под действием космич. облучения и ударов падающих тел, а в присугствии достаточно плотной атмосферы (на Земле — гидросферы и живого вещества) происходит формирование осадочных и метаморфич. пород. В ходе геологической истории планет происходит эволюция состава атмосферы вследствие р-ций газов с твердыми породами, появления в результате фотосинтеза свободного Оз, окисления восстанов- [c.279]

Решающее влияние на эволюцию всех сфер Земли, прежде ьсего на биосферу, оказали зарождение и последующее интенсивное развитие фотосинтеза зеленых растений, затем возникновение живых организмов. Развитие фотосинтеза приводило к выделению больших количеств свободного кислорода в гидросфере, затем в с1Тмосфере и накоплению массы живого вещества сначала в океане, потом и на суше. Поглощаемый фотосинтезом углекислый газ постепенно убывал в атмосфере Земли. Аммиак и метан практически полностью исчезли из атмосферы в результате окисления. Земная атмосфера приобретала качественно новый, близкий к современному азотно-кислородный состав с небольшим количеством углекислого газа. Подобные процессы с изменением химического состава происходили как в морской воде, так и горных породах Земли. И морской воде в результате ускорения окислительных процессов кислоты превратились в соли металлов (хлориды, сульфаты натрия, 1 алия, кальция и т.д.). С изменением pH морской воды менялись [c.42]

НОЙ ВОЛНЫ меньше 290 нм. В нашей атмосфере сам кислород способен отфильтровывать солнечное излучение с длинами волн меньше 230 нм. Для диапазона длин волн между 230 и 290 нм необходимо представить другой заш,итный механизм. К счастью, в нашей атмосфере существует подходящий поглотитель, что позволяет организмам жить на суше в условиях большей или меньшей открытости отфильтрованным лучам Солнца. Этим поглотителем является озон, Оз, образующийся фотохимическим путем из Ог (см. разд. 8.2.2). Количество озона Б атмосфере и его распределение по высоте зависят от концентрации предшественника — кислорода и поэтому существенно изменяются в ходе эволюции атмосферы. Концентрации озона контролируются также скоростями процессов убыли этих молекул. Убыль регулируется каталитическими циклами с участием других следовых газов атмосферы, таких, как оксиды азота, которые сами, по крайней мере частично, имеют биологическое происхождение (см. с. 219). Мы уже отмечали, что появление кислорода в атмосфере Земли обусловлено в основном биологическими источниками. Теперь мы видим, что озон, необходимый в качестве фильтра для защиты жизни, присутствует в концентрации, определяемой не только генерируемым в ходе биологических процессов кислородом, но и возникающими в ходе биологических процессов следовыми газами, играющими роль в его деструкции. Такие наблюдения привели Ловлока к идее Геи (в древнегреческой мифологии — богиня земли), согласно которой климат, состав поверхности и атмосферы Земли поддерживаются на оптимальном уровне самой биосферой. [c.213]

Возможное место в эволюции. Вхождение метаногенов в состав архебактерий указывает на их древнейшее происхождение. Данные о составе атмосферы первобытной Земли позволяют предполагать, что метаногены могли возникнуть около 3—3,5 млрд лет назад. Предшественниками их могли быть первично анаэробные бродильщики, поскольку метаногены обладают более высокоорганизованным механизмом получения энергии по сравнению с [c.431]

При остывании и эволюции выброшенной из звезд плазмы формируются холодные тв. тела, начиная от космич. пыли и кончая метеоритами, астероидами, планетами. Основные процессы формирования тв. тел Солнечной сист., как показывают изотопные данные, прошли 4,55 млрд. лет назад, через 200—300 млн. лег после последнего этапа нуклеосинтеза. Образование тв. тел сопровождалось глубоким фракционированием космич. в-ва тв. компонента Солнечной сист. представляет собой труднолетучую его фракцию, резко обедненную Hj, инертными газами, N2, а также С, S, С1 а др. Лишь удаленные от Солнца планеты-гиганты, их спутники и кометы сохранили в виде льдов и массивных атмосфер значит, часть солнечных газов легкие газы (Hj, СН , МНз и др.) и продукты их конденсации (жидкие р-ры и льды) составляют осн. массу этих тел. В-во космич. тел претерпело, как показывают исследования метеоритов, многократное преобразование в процессах испарения,конденсации, соударения облучение их пов-сти галактич. и солнечными лучами изменяет изотопный состав злементов и приводит к накоплению космогенных, как правило, короткоживущих, радиоактивных изотопов. Но в целом эти процессы слабо нарушают относит, распространенности большинства труднолетучих злементов, к-рые остаются близкими к солнечным, свидетельствуя о единстве в-ва Солнечной сист. [c.279]

Данные о соотношении количеств элементов и отдельных изотопов в космосе имеют фундаментальное значение для проблемы генезиса и эволюции элементов. Первые обоснованные количественные сопоставления распространенности элементов были сделаны Кларком еш,е в 1882 г. на основании статистической обработки анализов ряда образцов. В дальнейшем таблица распространенности элементов совершенствовалась и дополнялась рядом авторов [21, 71, 211, 212, 215, 194]. Для этого были выполнены многочисленные анализы разнообразных земных и метеоритных образцов. Химический состав внутренних слоев Земли, составляющих главную часть ее массы, недоступен исследованию, но это затруднение было обойдено подробным изучениемсоставаметеоритов. Они, вероятно, представляют осколки планет, состав которых должен быть близким к составу Земли. Каменные и железные метеориты сильно разнятся по химическому составу. Поэтому для среднего состава метеоритной массы в расчеты вводят отношения количеств железных и каменных метеоритов в общей массе метеоритов, находимых на земной поверхности, принимая, что эти отношения существенно не изменяются при прохождении раскаленным метеоритом земной атмосферы. [c.50]

Значительное влияние иа направленность развития земной коры оказала эволюция живых тел. Замечательно, что они появились па Земле очень быстро после ее космического образования. Об этом свидетельствует состав древнейших осадочных пород. Среди них много нормальных морских осадков, соде])жащих углистые вещества и графит. Об изменении растениями состава атмосферы н о выходе их из воды иа сул1у уже говорилось выше. [c.334]

Теория Опарина предполагает, что жизнь возникла в несколько стадий. Первая стадия — это процесс образования простейших углеводородов. Вторая стадия — освобождение углеводородов в атмосферу Земли, где они реагировали с парами воды, аммиаком и другими газами. Коротковолновое УФ-излучение и электрические разряды в атмосфере инициировали протекание этих реакций. УФ-излучение разлагало воду (фотоокисление) на водород и кислород. Водород уходил в космическое пространство, тогда как кислород окислял аммиак до молекулярного азота, а углеводороды — до спиртов, альдегидов, кетонов и органических кислот. Затем эти соединения с дождями выпадали из влажной, холодной атмосферы в моря и океаны, где они накапливались, а потом благодаря процессам полимеризации и конденсации становились близкими по строению к тем химическим соединениям, которые входят в состав живых организмов. Так возникли первые биологически активные химические полимерг-ные соединения, подобные белкам и нуклеиновым кислотам. На третьей стадии образовывались так называемые коацерватные (от лат. асегиаШз — скрученный) капли, которые, достигая определенной величины, становились способными к обмену с окружающей средой. Затем в ходе эволюции эти коацерватные капли приобрели способность к самостоятельному существованию, т. е. они обособились от среды, и в них стали протекать элементарные химические превращения. На четвертой стадии у коа-церватов совершенствовался химический обмен (первоначальный метаболизм), синтезировались и упорядочивались мембраны, происходила самосборка первичных носителей информации — нуклеопротеинов. [c.531]

Основой гипотезы Холдейна — Опарина служит предположение, согласно которому в процессе образования Земли и после того, как она окончательно сформировалась, простые соединения углерода под воздействием тепла и солнечной энергии превращались в разнообразные более сложные соединения. Основной формой энергии, доступной для участия в химических превращениях па первобытной Земле, было ультрафиолетовое излучение Солнца (так как поглощающий ультрафиолетовое излучение озоновый экран в те времена еще не существовал). Предполагают, что большинство органических реакций, относившихся к самым ранним стадиям химической эволюции, протекало и примитивной атмосфере. Простые восстаноЕленпые газы подвергались воздействию непрерывного потока солнечного излучения. При этом они претерпевали разнообразные превращения, в результате которых из них могли образовываться и более сложные соединения, в том числе такие вещества, входящие в состав современных организмов, как жирные кислоты, аминокислоты, сахара, пурины и пиримидины. [c.44]

Эволюция молекул начинается с простых соединений, которые, несомненно, входили в состав первобытной атмосферы. Из них возникали соединения, обладавшие высокой реакционной способностью, — нитрилы и альдегиды. Последние вступали в дальнейшие реакции, в результате которых шло образование биомо-яо меров. Применимость подходов, рассмотренных в данной гла-ре, к исследованию возможных путей дальнейшей эволюции биомономеров будет детально рассмотрена в гл. V, посвященной реакциям конденсации и полимеризации. [c.189]

Лишь такой всесторонний и комплексный подход к отдельным геологическим явлениям и процессам, как к частным формам проявления наиболее общего процесса развития Земли, позволяет выяснить, например, происхождение и развитие гидросферы и атмосферы на Земле, причины принципиального отличия тектоники архея от последующих эпох, основные закономерности роста массы континентальной коры, причины возникновения уникальной металлогенической эпохи раннего протерозоя и т, д. Стержневой характеристикой всех этих проблем является тектоническая активность Земли. Но для выяснения этой ваиснейшей характеристики развития нашей планеты необходимо рассматривать фундаментальные и разноплановые вопросы происхождения Земли, включая химическую дифференциацию вещества в прото-планетном газопылевом облаке, из которого образовалась Земля, историю развития системы Земля-Луна, состав земного ядра и природу его выделения из мантии, эволюцию химического состава мантии и конвективный массообмен в ней. [c.242]

Процессом, под влиянием которого трансформируется в течение почти сорока последних лет экосистема Ладожского озера, является антропогенное эвтрофирование. Инициирующую роль в эволюции экосистемы сыграло изменение содержания фосфора в озерной воде. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, играет важную роль в записи генетической информации, в синтезе белка, в процессах хранения и передачи энергии и во многих других процессах, необходимых для жизни растений и животных. Природные поверхностные воды умеренной зоны северного полущария бедны фосфором вследствие специфики гидрохимических процессов в условиях повышенной увлажненности. Из трех основных компонентов, необходимых для построения живого вещества автотрофных организмов (первичной продукции), — фосфора, азота и углерода — озерная экосистема строго лимитирована только в отношении фосфора, поступление которого в водоем связано исключительно с водным притоком (речным, грунтовым, атмосферными осадками). Нехватка азота и углерода в воде (S hindler, 1974) компенсируется за счет поступления этих элементов из атмосферы в процессе газообмена (углерод) или фиксации азота водорослями. [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология