Биосфера земли

Биосфера Земли 

В эру научно-технического прогресса особое значение приобретают  знания о жизненных процессах  на Земле в целом. Важную роль в  этих процессах играют живые организмы. За миллиарды лет, прошедшие с  момента образования нашей планеты, они наполнили атмосферу кислородом и азотом, очистили её от глекислого газа, сформировали отложения известняка, нефти, природного газа. В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка – биосфера (греч. bios «жизнь»). Этот термин первым ввёл в 1875 году Эдуард Зюсс, а учение о биосфере было создано в 1926 году Владимиром Вернадским. В основе учения Вернадского лежат представления о планетарной геохимической роли живого вещества и о самоорганизованности биосферы.

Биосфера, по Вернадскому, –  земная оболочка, область существования  живого вещества. Она включает в  себя не только живые организмы, но и изменённую ими среду обитания (кислород в атмосфере, горные породы органического происхождения и  т.п.).

Биосфера является одной  из геологических оболочек Земли  или геосфер. На Земле также различают  литосферу – твёрдую наружную оболочку Земли, состоящую из осадочных  пород и расположенных под  ними гранитов и базальтов, гидросферу, включающую в себя все океаны, моря, озёра и реки, и атмосферу –  газовую оболочку Земли. В состав биосферы входят верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы (тропосфера) и  вся гидросфера, связанные между  собой сложными круговоротами веществ  и энергии. Нижний предел жизни на Земле (до глубины 3 км) ограничен высокой  температурой земных недр, верхний  предел (20 км) – жёстким излучением ультрафиолетовых лучей (всё, что находится  на высоте ниже 20 км, защищено от губительного излучения двадцатикилометровым озоновым слоем). Тем не менее, на границах биосферы можно найти, в основном, лишь микроорганизмы (обычно в виде спор); наибольшая же концентрация биомассы наблюдается  у поверхности суши и океана, в  местах соприкосновения оболочек. Организмы, составляющие биосферу, обладают поразительной  способностью к размножению и  распространению по планете.

В учении о биосфере выделяют следующие основные подходы:

- энергетический (связь биосферных  явлений с космическим излучением (прежде всего, излучением Солнца) и радиоактивными процессами  в недрах Земли);

- биогеохимический (роль  живого в распределении атомов  в биосфере);

- информационный (принципы  организации и управления в  живой природе);

- пространственно-временной  (формирование и эволюция различных  структур биосферы);

- ноосферный (глобальные  аспекты воздействия человека  на окружающую среду).

Биосфера играет важную роль в распределении энергетических потоков на Земле. В год до Земли  доходит около 10²⁴ Дж солнечной энергии; 42 % из неё отражается обратно в космос, а остальное поглощается. Другим источником энергии является тепло земных недр. 20 % энергии переизлучается в мировое пространство в виде тепла, 10 % расходуется на испарение воды с поверхности Мирового океана. Зелёные растения преобразуют в процессе фотосинтеза около 10²² Дж в год, поглощают 1,7 ∙ 10⁸ т CO₂, выделяют около 11,5 ∙ 10⁷ т кислорода и испаряют 1,6 ∙ 10¹³ т воды. Исчезновение растений привело бы к катастрофическому накоплению углекислоты в атмосфере, и через сотню лет жизнь на Земле в её нынешних проявлениях погибла бы. Наряду с фотосинтезом в биосфере происходит почти такое же по масштабам окисление органических веществ в процессах дыхания и разложения.

В организмах содержатся все  известные сегодня химические элементы. Если некоторые из них (водород, кислород, углерод, азот, фосфор и другие) являются основой жизни, то другие (рубидий, платина, уран) имеются в организмах в очень  малых количествах. Организмы участвуют  в миграции химических элементов  как прямо (выделение кислорода  в атмосферу, окисление и восстановление различных веществ в почвах и  гидросфере), так и косвенно (восстановление сульфатов, окисление соединений железа, марганца и других элементов). Биогенная  миграция атомов вызвана тремя основными  процессами: обменом веществ, ростом и размножением организмов. Огромную роль в биогеохимической активности играет человек, извлекая ежедневно  в ходе добычи полезных ископаемых миллиарды тонн горной породы. Влияние  человека на глобальные геохимические  процессы с каждым годом только растёт.