§ 1. Биосфера

как одна из оболочек Земли

Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар, сфера) —

сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами,

составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это

°Дна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным

компонентом природной среды, окружающей человека.

155

Впервые термин «биосфера» был введен в науку геологом

из Австрии Э. Зюссом в 1875 г. Он понимал под биосферой

тонкую пленку жизни на земной поверхности. Роль и значение

биосферы для развития жизни на нашей планете оказались

настолько велики, что уже в первой трети XX в. возникло новое

фундаментальное научное направление в естествознании —

учение о биосфере, основоположником которого является великий

русский ученый В, И. Вернадский.

Земля и окружающая ее среда сформировались в

результате закономерного развития всей Солнечной системы. Около

4,7 млрд лет назад из рассеянного в протосолнечной системе

газопылеватого вещества образовалась планета Земля. Как и

другие планеты, Земля получает энергию от Солнца,

достигающую земной поверхности в виде электромагнитного

излучения. Солнечное тепло — одно из главных слагаемых

климата Земли, основа для развития многих геологических

процессов. Огромный тепловой поток исходит из глубин Земли.

По новейшим данным, масса Земли составляет 6-1021 т,

объем — 1,083-1012 км3, площадь поверхности — 510,2 млн км2.

Размеры, а следовательно, и все природные ресурсы нашей

планеты ограничены.

Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из

концентрических оболочек (геосфер) — внутренних и внешних.

К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним —

литосфера (земная кора), гидросфера, атмосфера и сложная

оболочка Земли — биосфера.

Литосфера (греч. «литое» — камень) — каменная

оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной)

от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы) (рис. 6.1).

Земная кора сложена горными породами. Доля различных

горных пород в земной коре неодинакова — более 70%

приходится на базальты, граниты и другие магматические породы,

около 17% — на преобразованные давлением и высокой

температурой породы и лишь чуть больше 12% — на осадочные

(табл. 6.1).

Земная кора — важнейший ресурс для человечества. Она

содержит горючие полезные ископаемые (уголь, нефть,

горючие сланцы), рудные (железо, алюминий, медь, олово и др.)и

нерудные (фосфориты, апатиты и др.) полезные ископаемые,

156

Табл и ца 6.1

Соотношение горных пород земной коры

[ Название горных пород

Процент от общего объема

земной коры,

Магматические и метаморфические породы

Граниты, диориты, эффузивы

Гкристаллические сланцы, гнейсы

Базальты, габбро, амфиболы

20,86

16,91

50,34

Осадочные породы

Глины и глинистые сланцы

Пески и песчаники

Карбонатные породы

Прочие породы

4,48

3,56

3,57

0,28

Рис. 6.1. Схема строения литосферы

естественные строительные материалы (известняки, пески, гра-

Вий и др.).

Гидросфера (греч. «гидор» — вода) — водная оболочка

Земли- Ее подразделяют на поверхностную и подземную.

Поверхностная гидросфера — водная оболочка поверхност-

157

ной части Земли. В ее состав входят воды океанов, морей, озер

рек, водохранилищ, болот, ледников, снежных покровов и др

Все эти воды постоянно или временно располагаются на

земной поверхности и носят название поверхностных.

Поверхностная гидросфера не образует сплошного слоя и

прерывисто покрывает земную поверхность на 70,8%.

Подземная гидросфера — включает воды, находящиеся в

верхней части земной коры. Их называют подземными.

Сверху подземная гидросфера ограничена поверхностью земли,

нижнюю ее границу проследить невозможно, так как гидросфера

очень глубоко проникает в толщу земной коры.

По отношению к объему земного шара общий объем

гидросферы не превышает 0,13%. Основную часть гидросферы

(96,53%) составляет Мировой океан (табл. 6.2). На долю

подземных вод приходится 23,4 млн км3, или 1,69% от общего

объема гидросферы, остальное — воды рек, озер и ледников.

Таблица 6.2

Распределение вод на Земле

Части гидросферы

Мировой океан

Ледники и снега

(полярные и горные

области)

1 Подземные воды

1 Подземные льды в зоне

вечной мерзлоты

1 Озера

[Почвенная влага

[Пары атмосферы

[Болота

[Речные воды

Площадь

распространения,

тыс. км2

361 300

16 227

134 800

21000

2058

82 000

510 000

2 682

148 800 •

Объем

воды,

тыс, км3

1 138 500

24 064

23 400

300

176

16,5

12,9

11,4

2,1

Доля от

общих

мировых

запасов

воды, %

96,53 1

1.74 ]

1,69 1

0,023 |

0,014 И

0,001 П

0,001 ^J

0,0007 ^J

0,0002 ^J

Более 98% всех водных ресурсов Земли составляют

соленые воды океанов, морей и др. Общий объем пресных вод на

Земле равен 28,25 млн км3, или около 2% общего объема

гидросферы. Основная часть пресных вод сосредоточена в ледни-

158

ках, воды которых пока используются очень мало. На долю

остальной части пресных вод, пригодных для водоснабжения,

приходится 4,2 млн км3 воды, или всего лишь 0,3% объема

гидросферы.

Гидросфера играет огромную роль в формировании

природной среды нашей планеты. Весьма активно она влияет и на

атмосферные процессы (нагревание и охлаждение воздушных

масс, насыщение их влагой, и т. д.).

Атмосфера (греч. «атмос» — пар) — газовая оболочка

Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и

пыли (табл. 6.3, по Н. Реймерсу, 1990). Общая масса

атмосферы — 5,15* 1015 т. На высоте от 10 до 50 км, с максимумом

концентрации на высоте 20—25 км, расположен слой озона,

защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения,

гибельного для организмов.

Таблица 6.3

Состав атмосферы

Элементы и газы

Азот

[Кислород

[Аргон

[Неон

[Гелий

[Криптон

[Водород

[Углекислый газ

Водяной пар :

в полярных широтах

у экватора

Озон :

в тропосфере

}-____в стратосфере

^етан

^кись^азота

Пекись углерода

Содержание в нижних слоях

атмосферы,

по объему

78,084

20,964

0,934

0,0018

0,000524

0,000114

0,00005

0,034

0,2

2,6

0,000001

0,001 - 0,0001

0,00016

0,000001

0,000008

по массе

75,5

23,14

1,28

0,0012

0,00007

0,0003

0,000005

0,0466

-

-

0,00009

0,0000003

0,0000078

Атмосфера физически, химически и механически

воздействует на литосферу, регулируя распределение тепла и влаги.

159

Погода и климат на Земле зависят от распределения тепла, дав.

ления и содержания водяного пара в атмосфере. Водяной пар

поглощает солнечную радиацию, увеличивает плотность воз-

духа и является источником всех осадков. Атмосфера

поддерживает различные формы жизни на Земле.

В формировании природной среды Земли велика роль

тропосферы (нижний слой атмосферы до высоты 8—10 км в

полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических

широтах) и в меньшей степени стратосферы, области холодного

разреженного сухого воздуха толщиной примерно 20 км. Сквозь

стратосферу непрерывно падает метеоритная пыль, в нее

выбрасывается вулканическая пыль, а в прошлом — и продукты

ядерных взрывов в атмосфере.

В тропосфере происходят глобальные вертикальные и

горизонтальные перемещения воздушных масс, во многом

определяющие круговорот воды, теплообмен, трансграничный

перенос пылевых частиц и загрязнений.

Атмосферные процессы тесно связаны с процессами,

происходящими в литосфере и водной оболочке.

К атмосферным явлениям относят: осадки, облака, туман,

грозу, гололед, пыльную (песчаную) бурю, шквал, метель,

изморозь, росу, иней, обледенение, полярное сияние и др.

Атмосфера, гидросфера и литосфера тесно

взаимодействуют между собой. Практически все поверхностные экзогенные

геологические процессы обусловлены этим взаимодействием

и проходят, как правило, в биосфере.

Биосфера — внешняя оболочка Земли, в которую входят

часть атмосферы до высоты 25—30 км (до озонового слоя),

практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно

до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что

они населены живыми организмами, составляющими живое

вещество планеты. Взаимодействие абиотической части

биосферы — воздуха, воды и горных пород и органического

вещества — биоты обусловило формирование почв и осадочных

пород. Последние, по В. И. Вернадскому, несут на себе следы

деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые

геологические эпохи.

160