1. Аэротоп и его материальная основа

Прежде всего, об аэротопе, контактирующем с почвой, с наземной частью автотрофного ценокомплекса живых существ и надземными сухопутными фитофагами и зоофагами биотрофного ценокомплекса. Материальным субстратом, лежащим в основе формирования этого биогенного по происхождению компонента биогеоценоза, является атмосфера (более узко—тропосфера), которая представляет собою надземную газовую (воздушную) оболочку земного шара, связанную с ним силой земного притяжения (гравитацией). Верхняя граница атмосферы прослеживается до 1100 км над поверхностью Земли, но простирается она предположительно до 20 тыс. км, постепенно переходя в межпланетное пространство. Нижний слой атмосферы мощностью до 16—18 км у экватора и до 6—8 км у полюсов называется тропосферой. Это наиболее плотная часть атмосферы, в ней сосредоточено около 80 % всей ее массы. Здесь происходит образование облаков и осадков, движения воздушных масс и других, связанных с погодой атмосферных явлений.

Современная земная атмосфера, являющаяся физической смесью газов, кислородно-азотная по своему составу: азота по объему в ней содержится 78,08 %, кислорода—20,95; из других газов в ее состав входит инертный газ аргон — 0,94, а также углекислый газ, гелий и прочие—0,03 %. Такой состав атмосферы сформировался около 2 млрд. лет назад с появлением свободного кислорода, продуцируемого зелеными растениями, особенно морским фитопланктоном. Под действием кислорода коренным образом изменился состав первичной атмосферы Земли (протоатмосферы), состоящей в основном из метана, аммиака и водорода с парами воды. При этом произошло окисление метана и аммиака до углекислого газа и свободного азота, водород же улетучился в космическое пространство. Так сформировалась вторичная современная атмосфера, состав которой остается с тех пор относительно постоянным на всей поверхности нашей планеты до высоты 400— 600 км.

Многими исследователями отмечаются следующие характерные черты атмосферы, по крайней мере, нижних слоев ее: а) преобладание в ее составе азота, кислорода и наличие других газов; б) колебание температуры в пределах от +50 до —50°С; в) величина атмосферного давления около 1 атм. с незначительными отклонениями от этого среднего показателя в ту или другую сторону; г) непрерывный поток световых, тепловых и других излучений из космоса. К этому, очевидно, надо добавить д) наличие постоянной циркуляции воздушных масс на земной поверхности, в особенности в системе суша — Мировой океан.

В биогеоценотическом отношении наиболее важное значение имеет самый нижний слой атмосферы, точнее, тропосферы мощностью в 30—50 (до 150) м. Этот приземной слой атмосферы, названный А. И. Воейковым (1904) деятельным слоем, рассматривался им как обусловленная радиационным режимом особая зона теплооборота, находящаяся в зависимости от подстилающей поверхности, в частности от характера растительного покрова. Верхняя граница деятельного слоя определяется высотой растительного покрова данного биогеоценоза, нижняя—либо глубиной распространения в почве корневой системы доминирующих растений— 1—2 (до 10) м и более, либо глубиной затухания температурной волны в почве. Деятельный слой атмосферы (тропосферы) обладает рядом важных особенностей: а) наибольшей плотностью биогенных и прочих газов (кислорода, углекислого газа и др.); б) высокой динамичностью всех атмосферных явлений (температуры, осадков, ветра и т. п.); в) наиболее тесным контактом его с другими компонентами биогеоценоза (растительностью, животным населением, горными породами, почвой и пр.). В границах биогеоценоза деятельный слой подразделяется на два подслоя: а) растительный подслой (полог растительности) и б) почвенный подслой (верхние охваченные обменными процессами горизонты почвы).

Составными элементами или факторами атмосферы, в частности ее деятельного слоя, являются: а) солнечная радиация— источник лучистой энергии света и тепла; б) атмосферные осадки, несущие живительную влагу на поверхность Земли; в) газовый состав воздуха, обеспечивающий газовый обмен живых существ; г) общая циркуляция атмосферы, формирующая климат и погодные условия в отдельных пунктах земного шара.