10.2 Учение в.И.Вернадского о биосфере

В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка – биосфера. Биосфера является одной из геологических оболочек Земли, или геосфер. В состав биосферы входят верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы (тропосфера) и вся гидросфера, связанные между собой сложными круговоротами веществ и энергии. Нижний предел жизни на Земле (до глубины 3 км) ограничен высокой температурой земных недр, верхний предел (20 км) – жёстким излучением ультрафиолетовых лучей (всё, что находится на высоте ниже 20 км, защищено от губительного излучения озоновым слоем). Тем не менее, на границах биосферы можно найти, в основном, лишь микроорганизмы (обычно в виде спор); наибольшая же концентрация биомассы наблюдается у поверхности суши и океана, в местах соприкосновения оболочек.

Термин «биосфера» первым ввёл в 1875 году Э.Зюсс, а учение о биосфере было создано в 1926 году В.И. Вернадским. В основе учения Вернадского лежат представления о планетарной геохимической роли живого вещества и о самоорганизованности биосферы.

Под биосферой Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воз­действием живых организмов. Два главных компонента биосферы: сами живые организмы и среда их обитания — непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную динамическую систему. Вернадский выделяет в биосфере несколько типов вещества: живое, неживое (косное), биогенное (продукт трансформации живого вещества, например, уголь, нефть), биокосное (комплекс живых и косных тел, например, почва).

Живой организм является неотъемлемой частью земной коры и изменяющим ее агентом. Организмы усваивают из окружающей сре­ды химические элементы, строящие их тела, и возвращают их в процессе жизни и после своей смерти в ту же самую среду. Таким образом, и жизнь, и косное вещество находятся в непрерывном, тесном взаимодействии, в бесконечном круговороте химических элементов. При этом живое вещество служит основным системообразующим фактором и связывает биосферу в единое целое.

Функции живого вещества. Глобальными биогеохимическими функциями живого вещества являются энергетическая, газо­вая, концентрационная, окислительно-восстановительная и био­химическая. Энергетическая функция заключается в усвоении живым ве­ществом преимущественно солнечной энергии и передаче ее по трофическим цепям. В основе этой функции лежит фотосинтетическая деятельность зеленых растений, образующих 98% всей первичной продукции планеты. Газовая функция осуществляется зелеными растениями, ко­торые в процессе фотосинтеза выделяют кислород, растениями и животными, выделяющими при дыхании углекислый газ, а также многими бактериями, восстанавливающими азот, сероводород и др. Благодаря газовой функции сформировался современный со­став атмосферы, значительно отличающийся от такового в добиосферный период. Концентрационная функция проявляется в способности жи­вых организмов накапливать разные химические элементы, в том числе микроэлементы, из внешней среды (почвы, воды, атмо­сферы). Некоторые виды являются специфическими концентра­торами химических элементов в количествах, в десятки и даже тысячи раз превышающих их содержание в среде. Так, бурые во­доросли концентрируют иод, диатомовые водоросли и злаки — кремний, фиалки — цинк, моллюски и ракообразные — медь, и т. п. Окислительно-восстановительная функция выражается в химических превращениях веществ в процессе жизнедеятельности организмов. В почве, водной и воздушной среде образуются соли, окислы, новые вещества как результат окислительно-восстанови­тельных реакций. С деятельностью микроорганизмов связано фор­мирование железных и марганцевых руд, известняков и т. п. Биохимическая функция осуществляется в процессе обмена веществ в живых организмах (питания, дыхания, выделения) и раз­рушения отмерших организмов и продуктов их жизнедеятельнос­ти до простых неорганических веществ. Все это приводит к круго­вороту химических элементов в природе, их биогенной миграции.