6.3. Строение биосферы
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).
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.
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 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).
Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2,4 ∙ 1012 т (около 0,01 % массы всей биосферы). 97 % из этого количества занимают растения, 3 % – животные. В настоящее время на Земле известно несколько миллионов видов живых организмов
.
Рис 1. Строение биосферы (по В.И. Вернадскому)
В.И. Вернадский отмечал, что пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. На развитие жизни, а следовательно, на границы биосферы оказывают влияние многие факторы:
наличие кислорода,
углекислого газа,
воды в ее жидкой фазе.
слишком высокие или низкие температуры,
элементы минерального питания.
сверхсоленая среда (превышение концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л.
6.3.1.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).
Косное вещество резко преобладает по массе и объему.
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.)