2. Межі біосфери, її структрура, властивості.
Межі біосфери
Термін і поняття біосфери включає в себе як живі організми ("жива речовина"), так і середовище їх існування.
Біосфера охоплює нижню частину атмосфери (аеробіосфера) до висоти 25...30 км (до озонового шару), всю гідросферу (гідробіосфера) тобто річки, моря, океани та ін., верхню частину земної кори (террабіосфера) до глибини 3...5 км і верхні шари літосфери (літобіосфера). По останнім даним, товщина біосфери складає 40...50 км.
Ту частину біосфери, де живі організми зустрічаються в даний час, називають сучасною біосферою або нообіосферой, а стародавні біосфери відносять до колишніх біосфер, інакше палеобіосфер або мегабіосфер. Приклади останніх - мляві накопичення органічних речовин (поклади вугілля, нафти, газу та ін) або запаси інших сполук, що утворилися при безпосередній участі живих організмів (вапняки, черепашники, освіти крейди, ряду руд і багато іншого). Верхня межа теоретично визначається озоновим шаром. Для нообіосфери - це нижня межа озонового шару (близько 20 км), послабляє до прийнятного рівня згубний космічне ультрафіолетове випромінювання, а для палеобіосфери - це верхня межатогож шару (близько 60 км), бо кисень в атмосфері Землі є результат переважно життєдіяльності рослинності.У більшості випадків в якості верхньої теоретичної межібіосфери вказуютьозоновий шарбез уточнення її меж. Практично ж максимальна висота над рівнем моря, на якій може існувати життя, обмежені рівнем, до якого зберігаються позитивні температури і можуть жити рослини. Вище, до «лінії снігів», мешкають лише павуки і деякі кліщі. Ще вище живі організми можуть потрапляти лише випадково. На висотах 7500-8000м критично низького для абсолютної більшості організмів значення досягає інший абіотичний фактор - абсолютний атмосфернийтиск. Найбільш залежні від величини тиску птиці і літаючікомахи, переважно займають нижню зону.
Вся товща Світового океану за сучаснимиуявленнями повністю зайнята життям.Нижня межа існуванняактивного життя традиційно визначається дном океану 11022м (максимальна глибина Маріанської западини) і глибиною літосфери, яка характеризується температурою 100 градусів С (близько 6000 м, за даними надглибокого буріння на Кольському півострові). В основному життя в літосфері поширена лише на кілька метрів углиб, обмежуючись грунтовим шаром. Осадові породи,що практично всі зазнали переробки живими організмами, визначають нижню межу колишніх біосфер, яка, тим не менш, не опускається на материках нижче найбільших глибин океану.
У цілому екологічний діапазон поширення живої речовини дуже великий.
У 1977 р. в океані на глибині кількох кілометрів були виявлені гарячі вулканічні зони, в яких при температурі 350 ° С існують численні термофільні бактерії.
В експериментах американського дослідника Камерона синьо-зелені водорості протягом кількох місяців не втрачали життєздатності в умовах, які відповідали Маріанським.
Живе речовина не гине в рідкому азоті.
Деякі види, наприклад, ті ж синьо-зелені водорості, не гинуть під дією потужного іонізуючого випромінювання і поселяються в епіцентрі ядерного вибуху вже після кількох днів його дії.
Жива речовина може зберігатися навіть в умовах відкритого космосу. Так, третя експедиція американських астронавтів забула на Місяці телекамеру. Коли через півроку її повернули на Землю, на внутрішній стороні кришки були виявлені земні бактерії, які без будь-яких шкідливих наслідків пережили тривале перебування за межами рідної планети.
Структрура біосфери
Основна маса живої речовини, наявність якої відрізняє біосферу від інших геосфер, зосереджена в порівняно невеликому прошарку - біостромі. Біострома лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водойм. У цій зоні знаходиться 98% всієї живої речовини планети.
Біосфера сформована з різних речовин. В.І.Вернадський виділив такі головні речовини біосфери:
Жива речовина, що представлена організмами різних видів.
Біогенна (нежива) речовина, що є продуктом життєдіяльності організмів (органічні та органікомінеральні продукти, створені живими організмами протягом геологічної історії – кам‘яне вугілля, нафта, торф, та ін.).
Нежива (косна) речовина, в утворенні якої живі організми не брали участі (горні породи неорганічного походження і вода).
Біокосна речовина, що сформована за рахунок взаємодії живої та косної речовин. Основним видом біокосної речовини є ґрунт, а також, наприклад, мул.
Також виділяють специфічні види речовин:
Радіоактивна речовина.
Космічна речовина (наприклад, метеорити).
За іншими поглядами, у структурі біосфери просто виділяють абіотичну та біотичну частину.
Абіотична частина представлена:
Грунтом і підстилаючими її породами до глибини, де ще є живі організми, що вступають в обмін з речовиною цих порід і фізичним середовищем порового простору.
Атмосферним повітрям до висот, на яких можливі ще прояви життя.
Водним середовищем - океани, річки, озера і т.п.
Біотична частина складається з усіх живих організмів.
Об’єм біосфери – 10•109 км³ (0.4% об’єму Землі), маса біосфери 3•1018 т – близько 0,05% маси землі (5,96•1027 г).
Властивості біосфери
Біосфері, як і її складовим – іншим екосистемам більш низького рангу, властива система властивостей, які забезпечують її функціонування, саморегулювання, стійкість та інші параметри. Основні з них:
Біосфера – централізована система.
Центральною ланкою її виступають живі організми (живу речовину).
Біосфера - відкрита система.
Її існування немислиме без надходження енергії іззовні. Вона потребує впливу космічних сил, перш за все, сонячної активності.
Біосфера - саморегулююча система, для якої, як зазначав Вернадський, характерна організованість.
В даний час це властивість називається гомеостазом, розуміючи під цим здатність повертатися в початковий стан, гасити виникаючі збурення системи включенням ряду механізмів. Біосфера за свою історію пережила ряд таких збурень (виверження вулканів, зустрічі з астероїдами, землетруси, горотворення тощо), завдяки дії гомеостатичних механізмів і, зокрема, принципу Ле-Гіателье-Брауна: при дії на систему сил, що виводять її зі стану стійкої рівноваги, останнє зміщується в тому напрямку, при якому ефект цього впливу послаблюється.
Небезпека сучасної екологічної ситуації пов'язана насамперед з тим, що порушується лінія механічного гомеостазу і принцип Ле-Гіателье-Брауна, якщо не в планетарних, то у великих регіональних масштабах. Результат - розпад екосистем, або поява нестійких, практично позбавлених властивостей гомеостазу систем типу агроценозу або урбанізованих комплексів.
Біосфера - система, що характеризується великою різноманітністю.
Різноманітність – найважливіша властивість всіх екосистем. Біосфера є глобальною екосистемою, що характеризується максимальною серед інших систем різноманітністю. Різноманітність розглядається як основна умова стійкості будь екосистеми і біосфери в цілому. Це умова так універсальна, що сформована в якості закону.
Найважливіша властивість біосфери - наявність у ній механізмів, що забезпечують кругообіг речовини і пов'язану з ним невичерпність окремих хімічних елементів і їх сполук.
При загальному розгляді біосфери, як планетарної екосистеми, особливого значення набуває уявлення про її живу речовину, як про загальну живої маси планети….