23. Центральная часть биосферы, как компонент ландшафта.

Биосфера – это особая оболочка Земли, в которой обитают живые организмы. Основы учения о биосфере были заложены российским ученым В.И. Вернадским. Биогеохимия – это часть геохимии, изучающая геохимические процессы, происходящие в биосфере при участии живых организмов. Другой крупный российский учёный В.Н. Сукачёв является основателем биоценологии –науке о биоценозах.

Живое вещество, покрывающее сплошной пленкой поверхность Земли, представляет длительно (более 2 млрд. лет) постоянно действующий механизм преобразования энергии солнечных лучей в потенциальную, а затем и в кинетическую энергию геохимических процессов переноса и перераспределения химических элементов.

Пределы биосферы охватывают тропосферу, гидросферу и верхний слой литосферы, в основном кору выветривания. Верхняя граница биосферы находится на высоте 10-12 км, где были обнаружены бактерии и их споры, нижняя граница проходит на глубинах 2-3 км, где также были обнаружены микроорганизмы в нефтеносных водах. Основная же масса микроорганизмов на суше не проникает глубже нескольких десятков, реже – сотен метров. В гидросфере жизнь проникает до дна мирового океана, то есть до глубин более 10 км. Внутри биосферы можно выделить отдельные слои или оболочки, в которых наблюдается повышенная концентрация живых организмов, и процессы с их участием являются ведущими в функционировании этих систем. К ним можно отнести наземные оболочки, включающие растительный и почвенный покров, животный мир, водные экосистемы и мелководные оболочки, донные экосистемы. Мощность этих оболочек значительно меньше и измеряется метрами и десятками метров. Взаимодействие живой и неживой материи в этих оболочках, так же как и в почвах, создало условия для существования живых организмов. В этом смысле можно говорить о том, что все биокосные системы биосферы обладают плодородием в широком смысле этого слова.

Элементарной структурной единицей биосферы является биогеоценоз (синонимы – фация, элементарный геохимический ландшафт) – участок земной или водной поверхности, соответствующий одному элементу рельефа с одинаковыми генезисом и литологией почвообразующих пород, глубиной залегания, степенью минерализации и химизмом грунтовых вод, почвенной разностью, микроклиматом и биоценозом.

Биоценоз представляет собой взаимозависимое сообщество живых организмов, занимающих однородное пространство земной поверхности, которое, в свою очередь, называется биотопом. Таким образом, экосистема – фация – биогеоценоз – биоценоз + биотоп. Термины экосистема и агроэкосистема применяют к биоценозам и биотопам самого различного размера. При этом в экологии различают микроэкосистемы на уровне почвенного индивидуума, мезоэкосистемы на уровне ЭПА и, наконец, макроэкосистемы, такие как степь, таежные леса и т.д.

В термодинамическом отношении экосистемы относятся к открытым системам, относительно стабильным во времени. В экосистемы поступают солнечная энергия, вода, газ атмосферы, элементы питания из литосферы. Выходят из экосистем тепло, кислород, углекислый газ и другие газы, органоминеральные вещества в водных растворах, осадочные породы. Биогеосистемы сложились в результате длительной эволюции и являются результатом приспособления видов к окружающей среде. Они обладают свойством саморегуляции и способны противостоять, в известных пределах, внешним воздействиям. При глубоких изменениях, в том числе связанных с деятельностью человека (пожары, эрозия почв, загрязнения токсикантами и др.), могут наступать необратимые изменения биогеоценозов, включая гибель организмов и деградацию почв. Почва – один из главных компонентов биогеоценоза, поэтому для ее познания и грамотного использования необходимо изучение биогеоценозов в целом. Приближение функционирования агробиоценозов к естественным экосистемам – одна из главных задач сельскохозяйственной деятельности человека.

Живое вещество неравномерно распределяется по поверхности Земли. Известны области его скопления, или сгущения, например планктона в океанах и морях, лесов на суше, гумуса, торфяника в почвах. Плотность населения также неравномерна и в значительной степени зависит от почвенно-климатических зон. Растительные организмы составляют главную массу живого вещества (около 1% падающей солнечной энергии поглощается растениями, что эквивалентно 3·1014 кгуглерода, что примерно соответствует массе живого вещества на земном шаре). Одна масса живого вещества не даёт правильного представления об интенсивности участия его в биогеохимических процессах. Огромное значение имеет скорость размножения организмов, т.е. общая продукция органического вещества, образуемая за определённое время. Особенно это относится к низшим организмам – бактериям, грибам, водорослям и др., обладающим высокой скоростью размножения.