VI глобальная экология (мегаэкология)

6.1 Структура и границы биосферы

Термин «биосфера» образован от греческих слов βιος, bios – жизнь и σφαῖρα, sphaira – шар, сфера.

Биосфе́ра (от др.-греч.  жизнь и  сфера, шар)  оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

 Верхняя граница в атмосфере: 15  20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое УФ-излучение, губительное для живых организмов.

 Нижняя граница в литосфере: 3,5  7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

 Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10  11 км. Она определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Биосфера включает в свой состав совокупность живых организмов и суммарные результаты деятельности ранее существовавших организмов: атмосферу, гидросферу, литосферу.

Биосферу, как местообитание организмов, можно разделить на

1) геобиосферу;

2) гидробиосферу;

3) аэробиосферу.

Геобиосфера – верхняя часть литосферы, населенная геобионтами

Гидробиосфера – включает всю гидросферу. Нижняя граница гидробиосферы ≈ 6...7 км, в отдельных случаях – до 11 км.

Аэробиосфера – включает нижнюю часть атмосферы.

Область, в которой регулярно встречаются живые организмы, называется эубиосфера (собственно биосфера).

По отношению к эубиосфере выделяют следующие слои биосферы (рис. 6.1).

Апобиосфера – лежит над парабиосферой – живые организмы не встречаются.

Парабиосфера (от пара... и биосфера) до высоты 60 – 80 км. Лежит над эубиосферой. Сюда живые организмы попадают лишь случайно в виде спор и микроорганизмов и где они могут существовать временно, но не в состоянии нормально жить и размножаться.

Ниже эубиосферы располагается гипобиосфера (аналог парабиосферы). Гипобиосфера (от гипо... и биосфера), неблагоприятный для жизни слой литосферы, в который живые организмы попадают случайно, временно существуют, но не могут размножаться.

Еще ниже до глубины 10 – 15 км простирается метабиосфера.

Метабиосфера - слой литосферы; часть мегабиосферы, преобразованная жизнью, в которой, однако живые организмы ныне не присутствуют.

Абиосфера – лежит под метабиосферой – живые организмы не встречаются.

6.2 Состав биосферы

Биосферу слагают следующие типы веществ:

1. Живое вещество  вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, вне зависимости от их систематической принадлежности.

2. Биогенное вещество  органические и органоминеральные продукты, созданные живыми организмами на протяжении геологической истории (ископаемое горючее – уголь, нефть и др., карбонатные породы – известняки и т.д.).

3. Косное вещество  горные породы магматического и неорганического происхождения, воды, образующиеся без участия живых организмов и представляющие собой среду проживания для них (изверженные горные породы).

4. Биокосное вещество  результат синтеза живого и неживого вещества (почва, ил).

5. Радиоактивное вещество.

6. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.

7. Вещество космического происхождения.

Рисунок 6.1 – Общая структура биосферы

Выделяют следующие основные функции живого вещества:

1. Энергетическая. Заключается в аккумуляции солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.

2. Концентрационная. Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества.

3. Деструктивная. Заключается в разложении и минерализации погибших организмов и продуктов их жизнедеятельности, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.

4. Средообразующая. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества).

5. Транспортная. Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

6. Газовая – состав современной атмосферы (в частности, содержание кислорода и углекислого газа) сложился, в значительной мере, под воздействием жизнедеятельности организмов.

7. Окислительно-восстановительная – в ходе жизнедеятельности живых организмов постоянно протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие круговорот и постоянные превращения углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов.

8. Биохимическая функция живого вещества заключается в размножении, росте и перемещение в пространстве живого вещества.

Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени. Воздавая должное памяти великого основоположника учения о биосфере, следующее обобщение А. И. Перельман предложил назвать «законом Вернадского»:

«Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (О₂, СО₂, H₂S и т. д.) преимущественно обусловлены живым веществом как тем, которое в настоящее время населяет данную систему, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории».