8.1. Понятие биосферы

Биосфера (от греч. bios – жизнь и sphaira – шар) – живая оболочка Земли. Термин «биосфера» применил Э. Зюсс (1875), понимавший ее как тонкую пленку жизни на земной поверхности. Основы учения о биосфере изложены В.И. Вернадским в 1926 г. В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил в биосфере 7 разных, но геологически взаимосвязанных типов веществ. По В.И. Вернадскому, вещество биосферы состоит из нескольких компонентов.

1. Живое вещество – совокупность всех живых организмов, населяющих нашу планету.

2. Косное вещество – горные породы и минералы.

3. Биогенное вещество – вещества, образованные в результате жизнедеятельности живых организмов (некоторые осадочные породы: известняки, мел и др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др.).

4. Биокосное вещество – совокупность биокосных тел, представляющих собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почвы, илы, кора выветривания и др.).

5. Радиоактивное вещество.

6. Рассеянные атомы.

7. Вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).

Распределение жизни в биосфере. Масса живого вещества составляет лишь 0,01% от массы всей биосферы. Тем не менее, живое вещество биосферы – это главнейший ее компонент.

Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек. Эти места наибольшей концентрации жизни В.И. Вернадский назвал «пленками жизни».

В настоящее время по видовому составу на Земле преобладают животные (более 2,0 млн. видов) над растениями (0,5 млн.) В то же время, запасы фитомассы составляют 99% запасов живой биомассы Земли. Биомасса суши в 1000 раз превышает биомассу океана. На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличивается от полюсов к экватору.

8.2. Строение и границы биосферы

Биосфера имеет определенные границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние слои литосферы и всю гидросферу. Границы биосферы в большой степени условны.

Лимитирующим фактором развития жизни в атмосфере служит наличие капель воды и положительных температур, а также твердых аэрозолей, поднимающихся с поверхности земли. На высоте 22-24 км от поверхности Земли наблюдается максимальная концентрация озона – озоновый экран. Озон образуется из кислорода воздуха под действием солнечной радиации (O₂ → O₃). Озоновый экран отражает губительные для живых организмов космические излучения и частично ультрафиолетовые лучи.

Жизнь в океанах достигает их дна. Живые организмы встречаются даже на глубине более 11 км, где температура воды около 200°С, но из-за высокого давления вода не кипит. Ниже, в базальтах, жизнь едва ли возможна.

Проникновение жизни в глубь литосферы ограничено высокими температурами земных недр и наличием жидкой влаги, Нижняя граница жизни по литосфере практически не опускается глубже 3-4, максимум 6-7 км на суше и не более 1-2 км ниже дна океана.

8.3. Свойства и функции живого вещества

1. Способность быстро занимать все свободное пространство. В.И. Вернадский назвал это всюдностью жизни.

2. Движение не только пассивное, но и активное.

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (включение в круговороты веществ).

4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям и в связи с этим освоение не только всех сред жизни (водной, наземно-воздушной, почвенной, организменной), но и крайне трудных по физико-химическим параметрам условий.

5. Феноменально высокая скорость протекания реакций.

6. Высокая скорость обновления живого вещества.

Все перечисленные и другие свойства живого вещества обусловливаются концентрацией в нем больших запасов энергии. По В.И. Вернадскому, по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Центральное звено в концепции Вернадского о биосфере – представление о живом веществе как огромной геологической (биогеохимической) силе. Живое вещество обеспечивает биогеохимический круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. Выделяют следующие основные геохимические функции живого вещества:

1. Энергетическая (биохимическая) – связывание и запасание солнечной энергии в органическом веществе и последующее рассеяние энергии при потреблении и минерализации органического вещества.

2. Газовая – способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.

3. Концентрационная – «захват» из окружающей среды живыми организмами и накопление в них атомов биогенных химических элементов.

4. Окислительно-восстановительная – окисление и восстановление различных веществ с помощью живых организмов.

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности.

6. Транспортная.

7. Средообразующая – преобразование физико-химических параметров среды.

8. Рассеивающая.

9. Информационная – накопление живыми организмами определенной информации, закрепление ее в наследственных структурах и передача последующим поколениям.

10. Биогеохимическая деятельность человека – превращение и перемещение веществ биосферы в результате человеческой деятельности.