3.2. Вещество биосферы

В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жиз­ни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил в биосфере семь разных, но геологически взаимо­связанных типов веществ. По В.И. Вернадскому, в состав био­сферы входят следующие типы веществ.

1. Живое вещество – живые организмы, населяющие нашу планету (масса живого вещества составляет лишь 0,01% от массы всей биосферы).

2. Косное вещество – неживые тела, образующиеся в ре­зультате процессов, не связанных с деятельностью живых орга­низмов (породы магматического и метаморфического проис­хождения, некоторые осадочные породы).

3. Биогенное вещество – неживые тела, образующиеся в результате деятельности живых организмов (некоторые оса­дочные породы: известняки, мел и др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др.).

4. Биокосное вещество – биокосные тела, представляющие собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почвы, илы, кора выветривания и др.).

5. Радиоактивное вещество – атомы радиоактивных элемен­тов – уран (²³⁸U и ²³⁵U), торий (²³²Th), радий (²²⁶Ra) и радон (²²²Rn и ²²⁰Rn), калий (⁴⁰K), рубидий (⁸⁷Rb), кальций (⁴⁸Са), углерод (¹⁴С) и др.

6. Рассеянные атомы – отдельные атомы элементов, встре­чающиеся в природе в рассеянном состоянии (в таком состо­янии часто существуют атомы микро- и ультрамикроэлемен­тов: Mn, Со, Zn, Сu, Аu, Hg и др.)

7. Вещество космического происхождения – вещество, по­ступающее на поверхность Земли из космоса (метеориты, кос­мическая пыль).

А.В. Лапо классифицировал вещество биосферы по трем основным параметрам:

а) характер вещества: живое или нежи­вое;

б) градации по исходному материалу: образовавшееся из живого вещества – биогенное и образовавшееся из неживого вещества – абиогенное;

в) признак земного или внеземного происхождения.

3.3. Распределение живого вещества в биосфере

На поверхности Земли в настоящее время полностью лише­ны живых существ лишь области обширных оледенений и кра­теры действующих вулканов. В. И. Вернадский указывал на «всюдность» жизни в биосфере. Об этом свидетельствует исто­рия нашей планеты. Жизнь появилась локально в водоемах и затем распространялась все шире и шире, заняв все материки. Постепенно она захватила всю биосферу, и захват этот, по мне­нию В. И. Вернадского, еще не закончился. Об этих потенци­альных возможностях свидетельствуют масштабы приспособ­ляемости живых организмов.

Крайние пределы температур, которые выносят некоторые формы жизни (в латентном состоянии), – от практически абсо­лютного нуля до +180 °С. Давление, при котором существует жизнь, – от долей атмосферы на большой высоте до тысячи и более атмосфер на больших глубинах. Для ряда бактерий верх­ние критические точки давления лежат в области 12–108 Па (12 тыс. атм.). С другой стороны, семена и споры растений, мел­кие животные в анабиозе сохраняют жизнеспособность в пол­ном вакууме.

Живые организмы могут существовать в широком диапазоне химических условий среды. Первые живые существа Земли жи­ли в бескислородной атмосфере. Анаэробный обмен свойствен и многим современным организмам, в том числе многоклеточным.

Уксусные угрицы (нематоды) обитают в чанах с бродящим уксусом. Ряд микроорганизмов живет в концентрированных растворах солей, в том числе медного купороса, фторида нат­рия, в насыщенном растворе поваренной соли. Серные бакте­рии выдерживают децимолярные растворы серной кислоты.

Некоторые особо устойчивые формы могут существовать да­же при действии ионизирующей радиации. Например, ряд ин­фузорий выдерживает излучение, по дозе в 3 млн. раз превы­шающее естественный радиоактивный фон на поверхности Земли, а некоторые бактерии обнаружены даже в котлах ядер­ных реакторов.

Выносливость жизни в целом к отдельным факторам среды шире диапазонов тех условий, которые существуют в современ­ной биосфере. Жизнь, таким образом, обладает значительным «запасом прочности», устойчивости к воздействию среды и по­тенциальной способностью к еще большему распространению.

Наряду с этим распределение жизни в биосфере отличается крайней неравномерностью. Она слабо развита в пустынях, тунд­рах, глубинах океана, высоко в горах, тогда как в других участ­ках биосферы чрезвычайно обильна и разнообразна. Наиболее высока концентрация живого вещества на границах раздела ос­новных сред – в почве, т. е. пограничном слое между литосфе­рой и атмосферой, в поверхностных слоях океана, на дне водое­мов и, особенно, на литорали, в лиманах и эстуариях рек, где все три среды – почва, вода и воздух – близко соседствуют друг с другом. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».

В настоящее время по видовому составу на Земле преобла­дают животные (более 2 млн. видов) над растениями (0,5 млн.). В то же время запасы фитомассы составляют 99% запасов жи­вой биомассы Земли. Биомасса суши в 1000 раз превышает био­массу океана. На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличиваются от полюсов к экватору.