Лекция №2

Тема: Биосфера и ее структура

Цель лекции: дать студентам понятие о биосфере, как тесно взаимосвязанной единой экологической системе земного шара, характеризующейся целостностью и относительной устойчивостью;

План лекции:

1. Первые представления о биосфере.

2. Подходы к понятию «биосфера».

3. Соотношение понятий «биосфера» и «географическая оболочка».

4. Биосфера как целостная система: строение и границы.

Основные понятия по теме: биосфера, географическая оболочка.

Термин «биосфера» был предложен и введен в геологию австрийским ученым и палеонтологом Э. Зюссом (1875 г.). Хотя ранее Ж.Б. Ламарк в биологии говорил о специфической оболочке, населенной живыми организмами – «области жизни». Современное учение о биосфере разработал академик Вернадский В.И.

Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами

Земля сформировалась как планета ~4,7 млрд. лет назад. Масса Земли составляет 6∙10²¹ т, объем – 1,083∙10¹²  км³, площадь поверхности 510,2∙10⁶ км².

Наша планета состоит из концентрических оболочек (геосфер) – внутренних и внешних:

- внутренние оболочки – это ядро, мантия.

- внешние оболочки – это литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера.

Биосфера включает в себя следующие части:

1. аэробиосфера – нижняя часть атмосферы до высоты 25–30 км (ограничена озоновым слоем);

2. гидробиосфера – гидросфера, совокупность всех вод Земли;

3. литобиосфера – верхние горизонты твердой земной оболочки литосферы (до глубины 3 км).

В пределах этих частей биосферы выделяют две категории слоев:

1. эубиосфера – собственно биосфера, где живое вещество локализовано постоянно;

2. слои, в которые живые организмы попадают случайно:

- парабиосфера (слой, расположенный выше эубиосферы);

- метабиосфера (слой, расположенный ниже биосферы).

Верхней границей биосферы является озоновый экран – слой атмосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность (концентрацию) озона на высоте 22–26 км.

Высота озонового слоя у полюсов оценивается в 7–8 км, у экватора – 17–18 км, максимальная высота, где встречается озон, равна 45–50 км. Озоновый слой является преградой для мощного УФ-излучения Солнца, губительного для всего живого. Выше озонового слоя существование жизни без специальной защиты невозможно.

Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то получился бы слой, покрывающий поверхность Земли с шириной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км.

Нижняя граница биосферы (метабиосфера) не опускается ниже 10–15 км. Обусловлена эта величина глубиной гидросферы и повышением температуры в литосфере: на глубине 3–3,5 км температура в земных недрах достигает 100 °С.

С учетом протяженности всех названных слоев мощность биосферы по вертикали оценивается в 33–35 км. Хотя реально границы распространения живых организмов намного уже (эубиосфера – 12–17 км).

Категории веществ в биосфере

Согласно учению Вернадского В.И. биосфера состоит из нескольких компонентов.

1. Живое вещество – совокупность живых организмов, населяющих планету Земля. Живое вещество или биотические компоненты биосферы включают в себя растения, животных и микроорганизмов. Суммарная масса живых организмов (биомасса) оценивается в ~ 2,42 ∙10¹² т, ~ 97 % которых  составляют растения, ~ 3 % – животные.

Если вещество распределить по всей поверхности планеты, то получится слой всего в полтора сантиметра.  Эта «пленка жизни» составляет менее 10^–6 массы других оболочек Земли и является «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты».

2. Косное вещество – неживое вещество, образованное процессами, в которых живое вещество участия не принимало (магматические породы).

3. Биокосное вещество – структура из живого и косного вещества, которая создается одновременно косными процессами и живыми организмами. Примером является почва, состоящая на 93 % из минеральных, косных веществ, на 7 % - из живых и биогенных веществ.

4. Биогенное вещество – вещество, которое возникло в результате разложения остатков живых организмов, но еще не полностью минерализовано (нефть, торф, уголь и др.)