Биосфера

граница между  ними проходит по поверхности Земли.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25

км), верхнюю  часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до

глубинных слоев  океана. В. И. Вернадский отмечал, что  «пределы биосферы

обусловлены, прежде всего, полем существования жизни». На развитие жизни, а,

следовательно, и границы биосферы оказывают  влияние многие факторы и прежде

всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе.

Ограничивают  область распространения жизни  и слишком высокие или низкие

температуры. Элементы минерального питания также влияют на развитие жизни. К

ограничивающему фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышение

концентрации  солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные

воды с концентрацией  солей свыше 270 г/л.

В планетарной  биосфере выделяют континентальную  и океаническую биосферы, которые

отличаются геологическими, географическими, биологическими, физическими и

другими условиями. Нижний предел распространения живого ограничивается дном

океана (глубина  около 11 км) или изотермой в 100C⁰ в литосфере (по

данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове  эта цифра составляет

около 6 км). Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км.

Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км,

сухопутной до 12 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше

наибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22-24 км. Следовательно,

предел протяженности  биосферы на Земле выражается цифрой 33-35км, хотя

теоретически  он может быть более широким.

На основе работ  В. И. Вернадского и других исследователей, внесших большой вклад

в изучение биосферы планеты, предлагается различать три основные ее

формы:

·        формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды,

семейства и  др., принятые в ботанике и зоологии;

·                  биогеографические формы – территории, характеризующие

географическое  распространение и распределение  растений и животных, специфику

флоры и фауны. Это биогеографические зоны, области  и т.д. Отдельно выделяются

ботанико-географические и зоогеографические территории, дающие представление

о составе и  характере флоры и фауны;

·                  экологические формы, известные  под названием экосистем

(биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. Напомним, что биотоп – это участок

с однородными  экологическими условиями, занятый  определенными биоценозами,

экотоп –  это место обитания сообщества. В отличие от биотопа, понятие

«экотоп» включает внешние по отношению к сообществу факторы среды. Это

совокупность  абиотических условий неорганической среды данного участка,

представляющего собой местообитание конкретного  сообщества. Экологические

формы определяют специфику изучения биосферы в экологических  аспектах.

Вещественный  состав биосферы также разнообразен. В. И. Вернадский

включает в  него семь глубоко разнородных, но геологически не случайных частей:

q       живое вещество;

q             биогенное вещество – рождаемое  и перерабатываемое живыми

организмами (горючие  ископаемые, известняки и т. д.);

q             косное вещество, образуемое без  участия живых организмов

(твердое, жидкое  и газообразное);

q             биокосное вещество – косное вещество, преобразованное живыми

организмами (вода, почва, кора выветривания, илы);

q             вещество радиоактивного распада  (элементы и изотопы уранового,

ториевого и  актиноуранового ряда);

q             рассеянные атомы земного вещества и космических излучений;

q             вещество космического происхождения  в форме метеоритов,

космической пыли и др.

В строении и  морфологии биосферы исключительно важное значение для

развития живого вещества имеют следующие ее элементы (сверху вниз):

§                    слой живого вещества, так называемая «пленка жизни»;

§                                     педосфера, или почвенный покров;

§                                     ландшафтно-экологические системы  –

функциональные  системы, включающие живые организмы и среду их обитания;

§                                     кора выветривания, т. е. зона

разрушения и  преобразования горных пород, их минерально-геохимических

изменений в  верхней части земной коры под  воздействием различных факторов;

§                                     древняя биосфера (палеобиосфера) –

комплекс горных пород, рельефа и других ландшафтных  компонентов, залегающих

ниже современной  биосферы и погребенных под ее новейшими образованиями. Это

горные породы, рудные и нерудные минералы, химические элементы, широко

используемые  в промышленности;

§                                     многочисленные минералы верхней части

земной коры и биосферы: глины, известняки, бокситы  и т. д.;

§                                     природные воды осадочной оболочки;

§                                     миллионы органических и

органоминеральных соединений: уголь, графит, гумусовые  вещества, нефть,

природные газы;

§                                     минеральные ресурсы биосферы и  земной

коры, распространенные в форме свободных элементов: меди, серебра, золота,

висмута, платины  и т. д. Все они – главный  источник сырья для металлургии,

химической промышленности и многих других отраслей. Их добыча и использование

в экономике  растут год от года.

Из сказанного вытекает, что биосфера является результатом  сложнейшего

механизма геологического и биологического развития косного  и биогенного

вещества. С одной  стороны, это среда жизни, а с  другой – результат

жизнедеятельности. Главная специфика современной  биосферы – это четко

направленные  потоки энергии и биогенный (связанный  с деятельностью живых

существ) круговорот веществ.

Разрабатывая  учение о биосфере, В.И. Вернадский пришел к выводу, что главным

трансформатором космической энергии является зеленое  вещество растений.

Только они  способны поглощать энергию солнечного излучения и синтезировать

первичные органические соединения . Для объяснения большой  суммарной энергии

биосферы ученый произвел расчеты, которые действительно  показали огромное

значение фотосинтезирующих растений в создании общей органической массы.

Ученый подсчитал, что поверхность Земли составляет меньше одной

десятитысячной  поверхности Солнца. Общая же площадь  трансформационного

аппарата зеленых  растений в зависимости от времени  года составляет уже от

0,86 до 4,2% площади  поверхности Солнца. Разница колоссальная. Этот зеленый

энергетический  потенциал и лежит в основе сохранения и поддержания всего

живого на нашей  планете.

В.И. Вернадский так же, как и Ламарк 140 лет назад  попытался дать главные

исчерпывающие признаки каждого царства живого. И чем больше он вникал в

проблему, тем  более ясно становилось, что вырисовывается новый разрез мира.

В.И. Вернадский составил таблицу из 16-ти пунктов, где  рассмотрел несходство

живого и неживого в физическом, химическом и термодинамическом смысле.

Анализ таблицы  показывал, что в природе нет  никаких переходов от неживого к

живому: они настолько  противоречивы, что живое ни при  каких условиях не может

происходить от неживого. Организм и косную материю  разделяет непроходимая

стена. Принцип  итальянского естествоиспытателя и  врача Франческо Реди,

гласящий, что  живое происходит только от живого, между живым и неживым

веществом проходит резкая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие,

- получил свое  подтверждение . 

                    2.3. Структура и функции биосферы      

            

     Атмосфера. Это воздушная оболочка,  состоящая в основном из азота

и кислорода; достигает  мощности до 20000 км. В меньших концентрациях  она

содержит углекислый газ и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние

на физические, химические и особенно биологические  процессы на земной

поверхности и  в водной среде. Наибольшее значение для биологических процессов

имеют кислород атмосферы, используемый для дыхания  организмов и минерализации

омертвевшего  органического вещества, углекислый газ, расходуемый при

фотосинтезе, а  также озон, экранирующий земную поверхность  от жесткого

ультрафиолетового излучения. Вне атмосферы существование  живых организмов

невозможно. Это  видно на примере лишенной жизни  Луны, у которой нет атмосферы.

Исторически развитие атмосферы связано с геохимическими процессами, а также

жизнедеятельностью  организмов. Так, азот, углекислый газ, пары воды

образовались  в процессе эволюции планеты благодаря (в значительной мере)

вулканической активности, а кислород – в результате фотосинтеза.

     Гидросфера. Вода является важной составной частью всех компонентов

биосферы и одним из необходимых факторов существования живых организмов.

Основная ее часть (95%) заключена в Мировом  океане, который занимает примерно

70% поверхности  Земного шара. Общая масса океанических  вод составляет свыше

1300 млн. км³. Около 24 млн. км³ воды

содержится в  ледниках, причем 90% этого объема приходится на ледяной покров

Антарктиды. Столько  же воды содержится под землей. Поверхностные  воды озер

составляют приблизительно 0,18 млн. км³ (из них половина соленые), а

рек – 0,002 млн. км³.

Количество воды в телах живых организмов составляет примерно 0,001 млн. км³

. Из газов,  растворенных в воде, наибольшее  значение имеют кислород и  углекислый