3.1. Структура биосферы

Биосферу составляют гидросфера, частично атмосфера и литосфера.

Атмосфера – газообразная оболочка планеты. Через атмосферу осуществляется обмен веществ и энергии Земли с Космосом. Атмосферу делят на слои (по удалению от земной поверхности): тропосфера – стратосфера – мезосфера – термосфера – экзосфера. Основные газы: азот, кислород, аргон, углекислый газ. Одним из важных компонентов атмосферы является озон - О₃. Его образование и разложение происходит в стратосфере на высоте 10 – 25 км над уровнем моря и связано с поглощением УФ радиации солнца, которая губительна для живых организмов, поэтому озон защищает всё живое на планете от УФ излучения.

Гидросфера – совокупность всех вод Земли (моря, реки, озёра, ледники, подземные воды, вечная мерзлота и т.д.)

Литосфера – верхняя «твёрдая» оболочка земли, постепенно переходящая с глубиной в сферы с большей плотностью вещества. Литосфера включает в себя земную кору и верхнюю мантию Земли. Мощность литосферы – 50 – 100 км, в том числе земной коры на континентах – 75 км и 7 - 10 км под дном океана. Основными химическими элементами литосферы являются: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий.

Положение биосферы в вертикальной структуре геосферы представлено на рисунке 13.

Околоземное космическое пространство

Экзосфера

Термосфера

Мезосфера

Стратосфера и озоновый экран - (фактор защиты от УФ излучения)

Тропосфера

Литосфера (гранитная, базальтовая оболочка) Гидросфера

Мантия

Ядро

Рисунок 13. – Вертикальная структура геосфер Земли (Экология, 2001)

Мантия

Существование живых существ на Земле возможно лишь при условии многократного использования биогенных элементов, что осуществляется с помощью круговорота веществ. Солнечная энергия на Земле обусловливает два круговорота веществ: большой (геологический) и малый (биологический).

Круговороты могут быть газовыми (например, круговорот азота, кислорода, водорода, серы, воды и т.д.) и осадочными (например, круговороты фосфора, калия, магния, кальция, кремния и т.д.).

3.2. Круговорот биогенных элементов на примере фосфора

Круговорот фосфора является осадочным, поскольку в процессе миграции не образует газовой формы (т.е. практически не имеет устойчивых газообразных соединений). Резервуаром фосфора является минеральная часть литосферы. Основными источниками неорганического фосфора являются изверженные породы (апатиты) или осадочные (фосфориты). Попадая в экосистемы суши, а именно в почву, он поглощается растениями в виде фосфат-иона (РО₄^3-) и вовлекается в состав различных органических соединений. Растительный опад попадает в почву и минерализуется (т.е. разлагается до в ысших оксидов элементов), после чего высвободившийся фосфор снова становится доступным для растений (рисунок 14).

В

Рисунок 14. – Глобальный круговорот фосфора (по Степановских А.С., 2001)

водные экосистемы и, в конечном итоге, в океан фосфор попадает с поверхностными стоками. В солёных морских водах фосфор переходит в состав фитопланктона, служащего пищей другим организмам моря. В последующем он накапливается в организмах моря, при отмирании которых седиментируется (оседает) в виде донных отложений на разных глубинах. Частичный возврат фосфора связан с поднятием земной коры выше уровня моря, однако этот процесс осуществляется медленно, охватывая геологически значимые промежутки времени. Добыча фосфора с глубин океана в настоящее время невозможна. Определённое количество фосфора переносится на сушу морскими птицами, а также благодаря рыболовству. Птицы способствуют накоплению фосфора на отдельных островах (на месте своих постоянных колоний) в виде гуано. В связи с тем, что запасы фосфора на Земле малы (около 1 % от массы земной коры), то любое воздействие человека на биогеохимический круговорот этого элемента несёт опасность потери фосфора. Основным потребителем фосфора является сельскохозяйственное производство, где высокие урожаи невозможны без соответствующих доз фосфорных удобрений. Одновременно с этим сельское хозяйство является главнейшим фактором, усиливающим эрозионный процесс, а значит, потерю фосфора из биологического круговорота.