2.2. Абиотические составляющие и живое вещество биосферы

Атмосфера. Атмосфера – абиотическая газовая оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Через атмосферу осуществляется обмен веществ и энергии Земли с Космосом. Земля получает метеориты, космическую пыль и энергию Солнца; отдает водород, гелий и излучает тепло в мировое пространство. Температурный режим атмосферы очень интересен. Например, в тропосфере с подъемом на каждые 100 м температура понижается на 0,6º. Известно, температура воздуха на Эвересте при высоте 8 тыс. м и за бортом самолета на аналогичной высоте примерно одинакова и соответствует вышеназванным закономерностям.

Большая часть массы атмосферы имеет относительно однородный азотно-кислородный состав. В тропосфере во взвешенном состоянии присутствуют также жидкие и твердые частицы, которые обычно называют аэрозолями. Выделяют постоянные и переменные компоненты в зависимости от длительности пребывания их в атмосфере (вода – переменный, азот – постоянный).

Состав атмосферы до 100 м остается сравнительно постоянным по газовому составу (табл.1).

Таблица 1

Состав нижнего слоя атмосферы (по Н.Ф. Реймерсу, 1990)

Элементы и газы	Содержание в нижних слоях атмосферы, %
	по объему	по массе
Азот	78,084	75,5
Кислород	20,946	23,14
Аргон	0,934	1,28
Углекислый газ	0,034	0,0466
Неон	0,0018	0,0012
Гелий	0,000524	0,00007
Водород	0,00005	0,000005
Водяной пар -в полярных широтах -у экватора.	0,2 2,6	- -

Содержание озона по объему составляет: в тропосфере – 0,000001, в стратосфере – 0,001-0,0001; метана – 0,00016, окиси азота – 0,000001, окиси углерода – тысячные доли, в воздухе городов – до 0,000008.

Конкретные химические и физические ресурсы атмосферы будут рассмотрены в последующих главах.

Литосфера. Литосфера – верхняя твердая оболочка Земли, постепенно переходящая в сферы с меньшей плотностью вещества. Включает земную кору и верхнюю мантию Земли. Мощность литосферы составляет 50-200 км, в том числе земной коры – 50-75 км на континентах и 5-10 км на дне океана. Верхние слои литосферы (до 2-3 км, по некоторым данным – до 8,5 км) называются литобиосферой. На Кольском полуострове в конце ХХ века российскими научно-техническими специалистами была пробурена сверхглубокая скважина глубиной около 11 км. В начале ХХI в. в эту скважину на глубину около 8 км за 20 млн долларов был опущен литосферный турист миллионер Тито. Такие глубины можно уже относить к техносфере.

Суша занимает 29,2% поверхности земного шара, включает материки и острова различной площади, высоты над уровнем моря, мощности (табл. 2).

Таблица 2

Площади, средние высоты и мощности литосферы материков

(по Н.Ф. Реймерсу, 1990)

Материки и части света	Площадь, млн км²	Средняя высота, м	Мощность литосферы, км
Европа	10,0	300	37
Австралия с Океанией	8,89	350	37
Антарктида	13,97	590	-
Южная Америка	18,28	580	40
Северная Америка	24,25	700	42
Африка	30,30	750	42
Азия	43,45	950	46

Петрографический состав земной коры представлен магматическими, метаморфическими и осадочными породами. Из магматических и метаморфических пород 50,34% относятся к базальтам, габбро, амфиболитам и эклогитам; 16,91% – к гнейсам и кристаллическим сланцам; 20,86% – гранитам, диоритам, кислым эффузиям. К осадочным породам относятся глины и глинистые сланцы – 4,48%, пески и песчаники – 3,56, карбонатные породы, мраморы – 3,57, прочие породы – 0,28%.

Из общей площади поверхности земного шара, равной 510 млн км², на долю суши приходится 149 км² (29,2%). Земельные ресурсы планеты – специфическая часть ресурсов литосферы. Земельный фонд планеты состоит из различных категорий земель (табл. 3).

Таблица 3

Земельный фонд планеты (по Н.Ф. Реймерсу, 1990)

Категории земель	Площадь, млн км²	% от площади суши
Ледники	16,3	11,0
Полярные и высокогорные пустыни	5,0	3,3
Тундры и лесотундры	7,0	4,7
Болота вне тундр	4,0	2,7
Озера, реки, водохранилища	3,2	2,1
Неорошаемые аридные пустыни, скальные грунты и прибрежные пески	18,2	12,2
Леса	40,3	27,0
Травянисто-кустарниковые пастбища и естественные луга	28,5	19,0
Земледельческая площадь	19,0	13,0
Земли промышленного и городского назначения	3,0	2,0
Земли, подверженные эрозии, засолению, заболачиванию, латеритные и гипсовые кары и др.	4,5	3,0
Суша в целом	149,0	100,0

Гидросфера. Гидросфера имеет греческие корни: «гидро» – вода, «сфера» – шар. Это слово широко применяется в науке, технике, культуре и т. д. Гидросфера – совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных) океанических и атмосферных. Как особая земная оболочка рассматриваются лишь воды, находящиеся на поверхности планеты (материковые и океанические).

Общее количество воды на планете оценивается по разным данным от 1,5 до 2,5 млрд км³. Мировые запасы воды показаны в таблице 4.

Таблица 4

Характеристика вод биосферы (по Н.Ф. Реймерсу, 1990)

Объекты	Площадь распространения, млн км²	Объем, тыс. км³
Мировой океан	361,3	1338000
Подземные воды, в том числе пресные	134,8 -	23400 10530
Почвенная влага	82,0	16,5
Ледники и постоянные снега	16,2	24064
Подземные льды	21,0	300
Воды озер: пресных соленых	1,24 0,82	91,0 85,4
Воды болот	2,68	11,5
Воды рек	148,2	21,0
Вода в атмосфере	510,0	12,9
Вода в организмах	-	1,1
Общие запасы воды	-	1385984,6
Общие запасы пресной воды	-	35029,2

Вода – химическое соединение водорода и кислорода в соотношении (по весу) 11,11% водорода и 88,89% кислорода. Простейшую формулу Н2О имеет водяной пар (гидроль). Молекула жидкой воды состоит главным образом из объединения двух простых молекул – (Н2О)2 – дигидроль. Лед – объединение трех простых молекул – (Н2О)3 – тригидроль.

Вода является составной частью биосферы, от которой зависит состояние животного и растительного мира. Из общей поверхности планеты, равной 510 млн км², вода занимает 70,8%. Объем воды Мирового океана составляет около 1400 млн км³. Более 98% всех водных ресурсов планеты представлены водами с повышенной минерализацией, которые малопригодны для хозяйственной деятельности. На долю пресных вод планеты приходится около 28 млн км³, из которых 4,2 млн км³ доступны для хозяйственного использования, что составляет 0,3% объема всей гидросферы. При этом распространены эти ресурсы неравномерно. Большая их часть находится в малоосвоенных районах, что создает дефицит пресных вод в развитых регионах.

Подземные воды составляют 14% запасов пресных вод. В связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод, их роль как источника водоснабжения будет возрастать. Мировой океан является практически неисчерпаемым водным резервуаром. В перспективе он может стать одним из основных источников пресной воды, но для этого необходимы производительные и надежные опреснительные установки.

Качество воды в природе определяется совокупностью физикогеографических факторов (климат, рельеф местности, почвенный покров, характер прибрежной растительности, площадь стока, особенность его строения, лесистость), а также зависит от биологических процессов, протекающих в водоеме, и деятельности человека (регулирование речного стока, сброс сточных вод, судоходство). Под качеством воды понимают совокупность ее свойств, обусловленных характером содержащихся в воде примесей (минеральных и органических веществ) в ионном, молекулярном, комплексном, коллоидном и взвешенном состоянии, а также изотопным составом радионуклидов в воде.

Состав природных вод оценивается физическими, химическими и санитарно-гигиеническими показателями.

Физическими показателями являются температура, содержание взвешенных веществ, цветность, запах и привкус. Температура подземных вод относительно стабильна в течение года (8…12ºС, а поверхностных вод колеблется по сезонам года в интервале 0,1…30ºС. Прозрачность и мутность характеризуют наличие в воде взвешенных веществ (частиц песка, глины, ила, планктона, водорослей). Цветность воды обусловлена присутствием в ней органических веществ (гумусовых, дубильных, белковых, углеводородных, жиров, органических кислот, входящих в состав зоо- и фитопланктона вод и являющихся продуктами их метаболизма или распада).