7.1. Строение, состав и границы биосферы

Биосфера – это целостная самоорганизующаяся система, состоящая из различных компонентов (экологических систем, биоценозов, популяций, организмов и т.п.), которые в свою очередь могут рассматриваться как самостоятельные самоорганизующиеся системы.

Термин «биосфера» был впервые использован в 1875 г. австрийским ученым Э. Зюссом, который понимал под биосферой «совокупность организмов, ограниченную в пространстве и времени и обитающую на поверхности Земли». Таким образом, первоначально понятием «биосфера» обозначалась совокупность только живых организмов. Связь живой и неживой природы трактовалась односторонне: отмечалась зависимость живых организмов от химических, физических, геологических и т.п. факторов, однако обратное воздействие оставалось вне поля зрения ученых. Изменил представление о биосфере русский ученый и философ В.И. Вернадский. Он создал целостного учения о биосфере, основы которого были изложенны в 1926 г. в книге «Биосфера».

В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. По В.И. Вернадскому, вещество биосферы состоит из нескольких компонентов.

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

2. Косное вещество – совокупность всех неживых тел, образующихся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов (породы магматического и метаморфического происхождения, некоторые осадочные породы).

3. Биогенное вещество – совокупность неживых тел, образованных 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 (космическая пыль, метеориты).

Центральной идеей В.И. Вернадского стало представление о живом веществе – совокупности всех живых организмов на планете. В процессе жизнедеятельности организмы получают из окружающей среды необходимые химические вещества, а после смерти они возвращают их обратно, таким образом, живое и неживое находятся в постоянном взаимодействии, единстве. В.И. Вернадский подчеркивает активное влияние живых организмов на косную материю. По его мнению, живое вещество составляет незначительную по объему и весу часть биосферы, однако оно является ее определяющим компонентом. Живые организмы – та геохимическая сила, которая играет ведущую роль в формировании облика нашей планеты.

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

Важнейшим свойством живого вещества является способность к воспроизводству и распространению по планете. Живое вещество распространено в биосфере неравномерно. Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек: атмосферы и литосферы (поверхность суши), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), гидросферы и литосферы (дно океана), и особенно на границе трех оболочек – атмосферы, литосферы и гидросферы (прибрежные зоны). Эти места наибольшей концентрации жизни В.И. Вернадский назвал «пленками жизни». Вверх и вниз от этих поверхностей концентрация живой материи уменьшается.

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.

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

В.И.Вернадский выделил следующие геосферы Земли:

литосфера – твердая оболочка Земли, состоящая из двух слоев (верхний слой – осадочные породы и гранит, нижний – базальтовый);

гидросфера – водная оболочка Земли, включающая в себя Мировой океан (моря и океаны) и пресные водоемы (реки, озера, болота и т.п.);

атмосфера – воздушная оболочка Земли.

В состав биосферы входит вся гидросфера, верхний слой литосферы, нижний слой атмосферы – тропосфера (слой водяных паров).

Лимитирующим фактором проникновения жизни вверх является действие ультрафиолетовых лучей. На высоте 25–35 км от поверхности Земли наблюдается максимальная концентрация озона – озоновый экран. Озон образуется из кислорода воздуха под действием солнечной радиации (О₂ → О₃). Озоновый экран отражает губительные для живых организмов космические излучения и ультрафиолетовые лучи.

Проникновение жизни в глубь литосферы ограничено высокими температурами земных недр. Нижняя граница жизни по литосфере фактически не опускается глубже 3–4км на суше и не более 1–2 км ниже дна океана.

Таким орбразом, в понимании В.И. Вернадского, биосфера – оболочка Земли населенная живыми организмами, т.е. оболочка, состав, структура и свойства которой, в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью живых организмов, причем живое и неживое представляют собой единое целое.