2. Биосфера

Термин “биосфера” введен в науку австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. Он отнес к биосфере все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы.

В. И. Вернадский (1863–1945 гг.), используя этот термин, в отличие от Э.Зюсса, считал особенностью биосферы не просто наличие живых организмов, он подчеркивал, что они являются главнейшей преобразующей силой. Более того, он показал, что в природе нет более мощной геологической силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности.

Биосфера включает׃

– живое вещество, т. е. совокупность всех живых организмов (растения, грибы, животные, микроорганизмы);

– биогенное вещество, т. е. органо-минеральные или органические продукты, созданные живым веществом (торф, каменный уголь, нефть);

– биокосное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой (косной) природой (водой, атмосферой, горными породами) – почвенный покров.

В биосфере протекают очень сложные процессы. Все живые организмы тесно связаны между собой и со своим окружением, состоящим из элементов неживой природы׃ воды, воздуха, почвы, света, температуры.

Организмы не только зависят от внешних условий, но и сами оказывают огромное влияние на окружающий их мир. Иными словами, живые организмы и неживая природа тесно связаны и находятся в постоянном взаимодействии.

По современным представлениям, развитие безжизненной геосферы, т. е. оболочки, образованной веществом Земли, происходило на ранних стадиях существования нашей планеты, миллиарды лет назад. Изменения облика Земли были связаны с геологическими процессами, происходившими в земной коре, на поверхности и в глубинных слоях планеты, и проявились в виде извержения вулканов, землетрясений, подвижек земной коры, горообразования.

С возникновением жизни (саморазвивающихся, устойчивых органических форм) сначала медленно и слабо, а затем все быстрее и значительнее стало проявляться влияние живой материи на ход геологических процессов.

Деятельность живого вещества, проникшего во все уголки планеты, привела к возникновению нового образования – биосферы, тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества. Размеры преобразований, осуществляемых живой материей, достигли планетарных масштабов, существенно видоизменив облик и эволюцию Земли.

Биосфера, возникнув и сформировавшись 1–2 млрд лет назад (к этому времени относятся самые ранние из обнаруженных остатков живых организмов), находится в постоянном динамическом равновесии и развитии.

Установившиеся за многие миллионы лет круговороты энергии и веществ в биосфере самоподдерживаются в глобальных масштабах, хотя локальные (местные) изменения структуры и особенностей отдельных экосистем (биогеоценозов), составляющих биосферу, могут быть значительными.

Еще на ранних этапах эволюции живое вещество распространилось по безжизненным пространствам планеты, занимая все потенциально доступные для жизни места, изменяя их и превращая в места обитания. И уже в древние времена различные жизненные формы и виды растений, животных, микроорганизмов, грибов заняли всю планету. Живое органическое вещество можно найти и в глубинах океана, и на вершинах самых высоких гор, и в вечных снегах приполярных районов, и в горячих водных источниках вулканических территорий.

Живое вещество – основа биосферы, хотя и составляет крайне незначительную часть ее массы. Если распределить живое вещество равномерно по поверхности планеты, это будет слой толщиной около 2 см (или 0,01% массы всей биосферы). Причины огромной роли живого вещества в процессе развития нашей планеты определяются его свойствами. Прежде всего, живые организмы благодаря биологическим катализаторам (ферментам) способны увеличивать скорости химических реакций на порядок или на несколько порядков по сравнению с неживой природой. Другими специфическими свойствами живого вещества являются׃

1) способность быстро занимать (осваивать) все свободное пространство. В. И. Вернадский назвал это “всеюдностью жизни”;

2) движение не только пассивное, но и активное (против течения, ветра и т.д.);

3) устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (включение в круговороты веществ и элементов);

4) высокая приспособительная способность (адаптация) к самым разным условиям;

5) феноменальная скорость протекания реакций;

6) высокая скорость обновления живого вещества, составляющая для биосферы в среднем 8 лет (при этом для суши она равна 14 годам, а для океана, где преобладают краткоживущие организмы, например планктон, – 33 дня).

Вышеперечисленные свойства живого вещества обуславливаются концентрацией в нем больших запасов энергии. В.И. Вернадский считал, что с организмами по энергетической насыщенности может конкурировать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Выделяют несколько функций живого вещества в биосфере. По классификации А.В. Лапо (1979 г.), их 9: энергетическая, газовая, окислительно-восстановительная, концентрационная, деструктивная (разрушающая), транспортная, средообразующая, рассеивающая, информационная.