Устойчивость биосферы, то есть ее способность возвращаться в исходное состояние после любых возмущающих воздействий, очень велика. Биосфера существует уже около 3,8 миллиарда лет (Солнце и планеты - около 4,6миллиарда), и за это время ее эволюция не прерывалась. Это следует из того, что все живые организмы, от вирусов до человека, имеют один и тот же генетический код, записанный в молекуле ДНК, а их белки построены из 20 аминокислот, одинаковых у всех организмов. И как бы ни были велики возмущающие воздействия, а некоторые из них можно отнести к разряду глобальных катастроф, приводивших к исчезновению многих видов, в биосфере всегда находились внутренние резервы для восстановления и дальнейшего развития. Только за последние 570 миллионов лет отмечено шесть крупных катастроф. В результате одной из них число семейств морских животных уменьшилось более чем на 40 процентов. Крупнейшая катастрофа на границе пермского и триасового периодов (240 миллионов лет назад) привела к вымиранию около 70 процентов видов, а катастрофа на границе мелового и третичного периодов (67 миллионов лет назад) - к вымиранию почти половины видов (тогда-то и вымерли динозавры). Причины таких катаклизмов могли быть различны: похолодание климата, большие вулканические извержения с обширными излияниями лавы (похолодание климата тоже могло быть следствием извержений), отступления океана, удары крупных метеоритов - биота все равно развивалась, приспосабливаясь к окружающей среде и одновременно оказывая на последнюю мощное преобразующее влияние. Образование атмосферного кислорода и увеличение его концентрации, кстати, тоже оказалось катастрофичным для некоторых видов - они вымерли, в то же время развитие других видов ускорилось. Вулканизм оказывал заметное влияние на все этапы эволюции биосферы, и если в начале он создавал условия для возникновения жизни, то на более поздних этапах выступал, как причина глобальных катастроф и как важное составное звено в круговороте веществ в атмосфере, являющейся частью биосферы. Сейчас мы наблюдаем сравнительно мало вулканов, тем более действующих, но по разным гипотезам были времена, когда после подвижки материковых литосферных или удара крупного метеорита, гигантские площади земной поверхности превращались в вулканы. Они выбрасывали сотни и тысячи тонн пыли, которая рассеивалась в атмосфере и на многие годы закрывала Солнце. Тепловой баланс на поверхности Земли зависит от количества солнечной радиации, приходящей на Землю. Так как Солнце более или менее стабильно, то важно состояние атмосферы и главным образом коэффициент отражения или альбедо. Частицы пыли рассеянные в атмосфере отражают Солнечные лучи и в некоторые времена из-за пыли выбрасываемой вулканами количество солнечной радиации приходящейся на Землю могло уменьшаться в два раза. Ежегодно на Землю падает 1.34*10 21 ккал солнечной энергии, при этом атмосферой поглощается 2*10 20 ккал, океанами и морями - 4.2* 1020 ккал, преобразуется путем фотосинтеза - (3-6) 10 17 ккал. Однако лишь небольшая часть этой энергии используется сегодня человечеством - 8*10 15 ккал в виде топлива, древесных и других материалов растительного происхождения и 4*10 15 ккал в виде пищевых продуктов, обеспечивающих энергетические потребности человеческого организма.. Таким образом, эта энергия используется в виде пищи и топлива, частично накапливается в отмирающем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние. Так образовались залежи нефти, угля, природного газа. В результате жизнедеятельности живого вещества была преобразована первичная среда планеты. Атмосфера стала кислородной, изменился состав гидросферы, образовался покров осадочных пород, появился плодородный почвенный слой. Биота прошла огромный путь эволюции от простейших организмов до животных и растений и достигла видового разнообразия, которое исследователи оценивают как 2-10 миллионов видов животных, растений и микроорганизмов, каждый из которых занял свою экологическую нишу. Состояние биосферы определяется в основном физико-химическими характеристиками окружающей среды. Основная климатическая характеристика - температура у поверхности Земли - изменялась за время эволюции биоты относительно мало: при современном значении средней глобальной температуры 15оС изменения, с учетом даже ледниковых периодов, не превышали 10-20о. За 4 миллиарда лет концентрация СО2 в атмосфере уменьшилась в 100-1000 раз, из-за ослабления вулканизма, в результате расхода радиоактивных элементов в недрах Земли, что отрицательно повлияло на питание растений. В то же время накопление кислорода в атмосфере резко ускорило развитие биоты, но не было на пользу тем самым анаэробным (бескислородным) организмам, в результате жизнедеятельности которых появвился кислород. Они были почти полностью вытеснены вновь возникшими аэробными организмами. Есть предположение, что за время существования биосферы исчезло несколько миллиардов видов, тогда как сейчас существуют несколько миллионов. Но зато организмы, которые сумели пережить изменение условий, давали начало новым видам. Именно приспособление к изменяющимся условиям окружающей среды создало многочисленные и отлично приспособленные виды, то есть двигало эволюцию видов. Современное состояние биосферы, проблемы изменения климата.
Конечно, извержения, лесные пожары, землетрясения - локальные экологические катастрофы потрясают человечество на протяжении веков. При этом явно наблюдаются локальные изменения биоты в районах катастроф. В районе каждого вулкана веками создавалась своя устойчивая экосистема. В настоящее время на земном шаре выявлено свыше 4тыс. вулканов. К действующим относят вулканы извергающиеся и проявляющие сольфатарную активность (выделение горячих газов и воды) за последние 3500 лет исторического периода. На 1980 год их насчитывали 947. К потенциально действующим относятся голоценовые вулканы, извергающиеся 3500-13500 лет назад. Их примерно 1343 шт. Потухшие - вулканы существенно переработанные эрозией, полуразрушенные, не проявляющие активности в течении последних 100тыс. лет. Современные вулканы известны во всех крупных геолого-структурных элементах и геологических районах Земли. Однако распределены они неравномерно. Подавляющее большинство вулканов расположено в экваториальной, тропической и умеренной областях. В полярных областях, за Северным и Южным полярными кругами, отмечены чрезвычайно редкие участки относительно слабой вулканической активности, обычно ограничивающиеся выделением газов. Наблюдается прямая зависимость между их количеством, и тектонической активностью района: наибольшее количество действующих вулканов в расчете на единицу площади приходится на островные дуги (Камчатка, Курильские острова, Индонезия) и другие горные сооружения (Южная и Северная Америка). Здесь сосредоточены также наиболее активные вулканы мира, характеризующиеся наибольшей частотой извержения. Наименьшая плотность вулканов характерна для океанов и континентальных платформ; здесь они связаны с рифтовыми зонами - узкими и протяженными областями расколов и просадки земной коры (Восточно-Африканская рифтовая система), Срединно-Атлантический хребет. Установлено, что вулканы приурочены к тектонически-активным поясам. Области развития вулканов характеризуются сравнительно большой раздробленностью литосферы, аномально высоким тепловым потоком (в 3-4 раза больше фоновых значений), повышенными магнитными аномалиями, возрастанием теплопроводности горных пород с глубиной. К областям ювенильных источников термальных вод типа гейзеров. Вулканы, расположенные на суше, хорошо изучены; для них точно определены даты прошлых извержений, известен характер вылившихся продуктов. Однако большая часть активных вулканических проявлений, по-видимому, происходит в морях и океанах, покрывающих более двух третей поверхности планеты. Изучение этих вулканов и продуктов их извержений затруднены, хотя при мощном извержении этих продуктов может оказаться так много, что сформированный ими вулканический конус показывается из воды, образуя новый остров. Так, например, в Атлантическом океане, южнее Исландии, 14 ноября 1963г., рыбаки заметили поднимающиеся над поверхностью океана клубы дыма, а также вылетающие из под воды камни. Через 10 дней на месте извержения уже образовался остров длиной около 900м, шириной до 650м и высотой до 100м, получивший название Суртсей. Извержение продолжалось более полутора лет и завершилось лишь весной 1965г., образовав новый вулканический остров площадью 2,4 км2 и высотой 169м над уровнем моря. Геологические исследования островов показывают, что многие из них имеют вулканическое происхождение. При частой повторяемости извержений, их большой продолжительности и обилии выделяемых продуктов могут создаваться весьма внушительные сооружения. Так, цепочка Гавайских островов вулканического происхождения представляет собой систему конусов высотой 9,0-9,5км (относительно дна Тихого океана), превышающей высоту Эвереста. Известен случай, когда вулкан вырос не из под воды, как было рассмотрено в предыдущем случае, а из под земли, прямо на глазах у очевидцев. Произошло это в Мексике 20 февраля 1943г.; после многодневных слабых толчков на вспаханном поле появилась трещина и из нее началось выделение газов и пара, извержение пепла и вулканических бомб - сгустков лавы причудливой формы, выброшенных газами и остывших в воздухе. Последующие излияние лавы привели к активному росту вулканического конуса, высота которого в 1946г. достигла уже 500м (вулкан Парикутин). В результате человеческой деятельности, и процессов происходящих в земной коре и в космосе на нашей планете происходят изменения: теплеет климат, уменьшается количество стратосферного озона, сокращаются площади лесов, загрязняются атмосфера, гидросфера и почвы, увеличивается площадь пустынь, исчезают многие виды растений и животных. Под влиянием антропогенных воздействий деградировали все экосистемы Аральского моря, некоторые экосистемы в Бразилии, Мексике, США, Африке, Китае. Существенное влияние на состояние экосистем оказывает интенсивное сжигание в нынешнем столетии ископаемого топлива, накапливавшегося в недрах в течение многих миллионов лет. Все это может при определенных условиях представлять угрозу для самого существования биосферы в ее нынешнем виде. Некоторые исследователи считают, что биосфера уже выведена человечеством из устойчивого состояния, и для того, чтобы его вернуть, необходимо сократить численность самого человечества в 10 раз. Другие допускают возможность сосуществования технически оснащенного общества и биосферы, возможность их сосуществования, хотя и не отрицают, что при неразумных действиях человек может погубить все - и себя, и остальную биосферу. Для этого достаточно, например, ядерной войны, которая, как показали расчеты, может привести к гибели всего живого. Но даже если не делать таких явных глупостей, человечеству, чтобы преодолеть экологический кризис, придется научиться гораздо лучше взаимодействовать с природой. С 1800 года по настоящий период концентрация СО2 в атмосфере увеличилась с 280 до 360 млн (в миллионных долях от полной концентрации атмосферных частиц). Это важнейший показатель для биосферы, так как СО2, во-первых, парниковый газ, который вместе с водяным паром определяет парниковый эффект, а следовательно, и климат, и, во-вторых, он - основная пища растений. При этом увеличивалась и скорость накопления углерода в атмосфере. Но еще быстрее увеличивалась скорость выброса углерода в атмосферу при сжигании ископаемого топлива и производстве. Глобальное потепление климата отрицательно сказывается на равновесии, многие виды флоры и фауны исчезают. 1995 год был теплейшим в нынешнем веке. В Англии лето 1995 года было самым теплым за последние 200 лет, в Чикаго (США) и Индии огромное количество людей пострадало от жары. Рекордное потепление перекрыло эффект похолодания, вызванного естественным фактором - извержением вулкана Пинатубо (Филиппины) в июне 1991 года. Естественно, что этот фактор просуммированный за год по всей земле не в состоянии перекрыть эффект потепления. В современном мире вулканы утратили свое положение глобальных формирователей климата, это связанно в первую очередь с тем, что земная кара стала более застывшей, и соответственно, вулканы стали менее активны. В то же время они создают свою собственную экосистему и ландшафт. Важную роль они играют как механизм образования новых участков суши, в формировании же биосферы основную роль сегодня играет человек.