big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Изменение массы органического вещества на суше

В первой главе уже было констатировано нарастание запасов угля от одного геологического периода к другому. Здесь приведем дополнительные сведения по этому вопросу.

П. Н. Степанов (1939) показал, что мировые разведанные угольные запасы в девоне составляли всего около 0,02%, в верхнем карбоне —24%, в перми —41%, в третичном и четвертичном периодах—100% (числа даны в нарастающем порядке).

Резкое усиление накопления углей от девона к карбону и перми, от юры к мелу и палеогену отмечено также Н. М. Страховым (1963).

При этом нарастание запасов угля не было непрерывным от одного геологического периода к другому. В отдельные периоды, например, в триасе и неогене, оно резко сокращалось. Однако важно отметить, что максимум накопления углей приходится не на палеозой и мезозой, а на кайнозой.

Девонское накопление углей, по Н. М. Страхову (1963), можно оценить величиной порядка 0,9∙108 т, к современной эпохе оно возросло до 1,5•1013 т. Полученное соотношение 1:167 000 (округлено) указывает на огромное нарастание органической массы растений на Земле. Оно подтверждает аналогичные расчеты Л. Ш. Давиташвили. Средняя интенсивность нарастания массы растений в характеризуемом интервале геологического времени (360 млн. лет по геохронологической шкале АН СССР 1964 г.) приблизительно равна 2,8% за каждые 10 млн. лет. Разумеется, условия захоронения органического углерода каустобиолитов не могли быть одинаковыми в разные геологические периоды и в разных зонах природы Земли, что неизбежно должно было повлиять на объемы консервации его в осадочных толщах разного возраста.

По данным В. А. Успенского (1956), суммарная масса органического углерода во всех каустобиолитах 4,9•1012 т, в том числе на угли приходится 92,7%, на горючие сланцы — 7,1% и на нефть — 0,2%.

Однако по количеству органического углерода углей и других каустобиолитов не представляется возможным судить об абсолютном нарастании органической массы растений и массы связанной воды гидросферы. Углерод, сосредоточенный в горючих сланцах, в угольных и нефтяных месторождениях, составляет не более тысячных долей всей массы рассеянного в литосфере органического углерода. Поэтому следует обратиться к выяснению изменения в течение геологического времени массы рассеянного углерода, составляющего более чем 99% запасов органического углерода в литосфере.

Числа, характеризующие количество рассеянного в литосфере органического углерода, колеблются, по данным разных исследователей, от 1•1015 т до 1•1016 т (Вернадский, 1954; Успенский, 1956; Страхов, 1963; Раби, 1964 и др.).

По расчетам Успенского (1956), средняя годовая продукция автотрофных организмов всей суши и всех океанов за все время существования биосферы (принятое им за 600 млн. лет) оказалась равной 2,3•109 т органического углерода. Современная годовая продукция тех же организмов равна 67,4•109 т в пересчете на углерод, она почти в 30 раз больше средней.

Это указывает на усиление роли живого вещества в продуцировании соединений углерода от палеозоя к мезозою и кайнозою.

Об этом свидетельствуют и другие данные, характеризующие относительное изменение (в процентах) от одной геологической эры к другой количества органического углерода к суммарной (сумма органического и неорганического) его массе. По данным Успенского, оно было следующим в разные геологические эры: в палеозое—12,7%, в мезозое — 27,6%, в кайнозое — 55,7%.

Числа указывают на очевидный рост органического углерода в общем приходо-расходе углерода литосферы, биосферы и гидросферы.

Если учесть разную продолжительность геологических эр и вычислить скорость роста относительного накопления органического углерода от конца палеозоя к концу кайнозоя, то изменение ее можно выразить округленно числовым рядом 1:5:25. Эти соотношения дают представление об относительном ускорении накопления массы органического углерода на конец каждой геологической эры в течение последних 600 млн. лет.

Если пересчет сделать на начало палеозоя, когда масса его была незначительной, то соотношения, как увидим дальше, резко возрастают от одной эры к другой.

Ускорение, конечно, не могло быть постоянным во все геологические периоды. Ронов (1959), изучая в разные геологические периоды содержание органического углерода в осадочных породах Русской платформы и платформы южной половины Северной Америки, показал резкое его изменение от одного периода к другому: в кембрие и ордовике максимум органического углерода составлял 0,35—0,67%, в карбоне, и особенно в третичном периоде, 0,7—0,9% и более, в силуре, перми и триасе отмечены ясно выраженные минимумы (0,1—0,3%) содержания его в осадочных породах.

Чередование максимумов и минимумов в развитии органической жизни на Земле Ронов, естественно, связывает с изменениями физико-географических, в том числе климатических, условий на земной поверхности.

Заслуживает внимания вывод Успенского (1956) по вопросу об изменении темпов углеобразования в течение геологического времени: современный темп в 76 раз интенсивнее среднего геологического.

Так как основным источником углерода угольных месторождений и рассеянного в осадочных отложениях может быть только углерод автотрофных и гетеротрофных организмов, суммарная продукция которых, сохраняющаяся в осадочных отложениях, равна в пересчете на углерод 1015—1016 т, то вполне логично по изменению темпов углеобразования рассчитать соотношения масс органического углерода, а затем и живого вещества за период от девона, когда с выходом растений на сушу эта масса должна была резко возрасти, до четвертичного периода. Примем продолжительность этого периода равной 410 млн. лет, согласно геохронологической шкале АН СССР 1964 г.

Если массу органического углерода в современную эпоху приравнять к 76 условным единицам, то в середине рассматриваемого периода она будет составлять всего 1. По времени это приходится на конец карбона, так как Успенский за расчетный период принял 600 млн. лет.

В раннем и среднем палеозое нам не известно, как изменялись темпы накопления массы органического углерода. Чтобы ответить на этот вопрос хотя бы приближенно, воспользуемся данными Степанова (1939), характеризующими относительное угленакопление на конец девона и карбона. Произведя необходимые расчеты, получаем следующий численный ряд соотношений накопления органического углерода, начиная от девона, когда растения вышли на сушу: 0,000 085: 1 :76, или, приравняв к единице первое число ряда, 1:11 760 : 894 100.

Первое число характеризует относительную массы органического углерода, образовавшуюся в течение девонского периода, второе — в течение карбона, третье — в перми, мезозое и кайнозое. Углерод нефти и гетеротрофных организмов в этих расчетах не учтен. Однако его масса составляет очень малую долю общей массы углерода каустобиолитов.

Если каждое полученное число привести к одной и той же единице геологического времени, например к 10 млн. лет, и массу органического углерода, образовавшегося в девоне, принять за 1, то получим следующие численные соотношения нарастания растительной массы в геологическом времени: 1:10700:190 000. Приблизительно те же числа характеризуют рост накопления массы углей от девона к современной эпохе (1:167 000), как было показано раньше. В том же темпе нарастала масса воды, связанной фотосинтезом.

Наиболее стремительный темп нарастания массы растений имел место, как и следовало ожидать, в мезозое и кайнозое, когда наземные растения освоили всю площадь суши, возросло плодородие почв и в процессе естественного отбора выделились наиболее продуктивные формы растений.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.