Структура биосферы

 

Термин "биосфера" был предложен австрийским геологом Е. Зюссом в 1875 г. Само понятие он определил в 1909 г. как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и времени, которая проживает на поверхности Земли". Понятие "живое вещество" впервые употребил в 1909 г. польский ученый И. Лукашевич, и с тех пор понятие "биосфера" является прежде всего понятием геологическим. С точки зрения экологии, биосфера - это часть оболочек планеты в пределах распространения живых организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Функционально биосфера является планетарной экосистемой, ведь опосредствовано каждый живой организм на планете взаимодействует с любым другим непосредственно, дистантно или через продукты жизнедеятельности; одномоментно или на протяжении определенного сроку; синхронно или асинхронный. Масса живого вещества в биосфере, по некоторым оценкам, представляет 1/2100 массы атмосферы, а общая толщина "живой оболочки" достигает 1/320 радиуса планеты. Значительный вклад в развитие учения о биосфере сделал выдающийся отечественный ученый, геолог В. И. Вернадский. Его пэру принадлежат основательные труды, посвященные изучению компонентов окружающей среды, которые прямо опосредствовано ли связаны с жизнедеятельностью организмов. У них ученый отмечает то, что биосфера собственно является одной из геологических оболочек нашей планеты, к которой, кроме косного вещества, входят биокосные вещества (нефть, воды Мирового океана) и биогенные вещества (залежи каменного угля, известняки). Он считал, что земная кора является остатками биосфер прошлых эпох.

Структура биосферыИз физической точки зрения биосфера является трехфазной (жидкая, твердая, газообразная фазы). Вода - единственное вещество, присутствующая повсюду в биосфере в одной из трех фаз. Биосфера обеспечивает человечество всеми необходимыми природными ресурсами.

Из геологической точки зрения, планету окружают четыре оболочки: литосфера (твердая), гидросфера (жидкая), атмосфера (газообразная) и магнитосфера (состоит из магнитных частей разной энергетики). Лишь гидросфера полностью заселена, другие оболочки заселены или трансформированы в результате деятельности живых организмов частично. Литосферу нашей планеты обычно называют земной корой. Толщина ее колеблется от 8 км в северной части Тихого океана до 84 км в районе гор Тянь-шаня.

Нижний предел биосферы определяет верхний край базальтового слоя литосферы, а верхнюю – озоновый слой (на высоте 20-25 км над поверхностью планеты). Вне этих пределов невозможно автономное существование живых организмов и не происходит накопления продуктов их жизнедеятельности.

Максимальная высота, на которой зафиксировано существование высших растений, - 7000 м над уровнем моря. Это один из видов звездчатки. Максимальная высота, на которой зарегистрированы полеты птиц - 12500 м (на этой высоте зафиксировано столкновение хищной птицы белоголовой сипа с самолетом). Отдельные виды насекомых живут на высоте около 6000 м, а их полеты зарегистрированы на высоте свыше 11 км. Выше могут проникать лишь бактерии. Описано нахождение жизнеспособных бактерий на высоте 77 км. В пределах литосферы в результате деятельности наземных живых организмов возник почва. Это плотнее всего заселена верхняя часть литосферы. Почва содержит минеральные и органические вещества, доступные для использования их живыми организмами. Почва характеризуется в биосфере как звено, которое сочетает между собой биологический и геологический круговорот. Слой почвы, толщина которого равняется глубине распространения корешей растений, называется ризосферою.

Почву подстилают осадочные породы - глины, вапняки, мертели. Он имеет собственную систему циркуляции воды.

Существуют подземные потоки и водные резервуары (например, гигантский подземный резервуар, заполненный водой, находится под Сахарой). Ниже размещаются слои материнских, или кристаллических, пород, подстелены базальтовым слоем. Он находится в среднему на 2-3 км ниже поверхности суши и на 1-2 км ниже дна океана. Однако в местах тектонических разломов земной коры, где проявляется вулканическая активность, базальтовый слой выходит на поверхность суши. Можно считать, что в кратерах вулканов толщина литосферы нулевая, ведь через них происходят выбросы магмы - распеченной жидкой смеси химических элементов, которой заполненная мантия Земли.

Гидросфера не является сплошной оболочкой планеты. Часть суши полностью лишена водного покрова и увлажняется периодически. Наибольшая толщина гидросферы - в пределах Марианской впадины поблизости Филиппин (около 11 км). В гидросфере наблюдается неравномерное распределение живого. Самые плотнозаселеные поверхностные слои и прибрежная зона

Мирового океана в зоне тропиков, а также некоторые континентальные водоемы. Вместе с тем гидросфера - единственная оболочка, которая полностью заселена живыми организмами. Да, некоторые виды рыб живут на глубине более чем 7500 м, беспозвоночные - на глубине до 10 500 м, еще глубже проникают микроорганизмы.

Атмосфера - единственная оболочка, толщина которой над всей Землей почти одинаковая (около 100 км). Жизнь возможно лишь в ее приземном слое – тропосфере (до 15 км над поверхностью планеты), выше можно встретить лишь споры, пыльца высших растений и отдельные продукты жизнедеятельности живых организмов. В нижнем слое тропосферы происходит испарение и конденсация воды, формируются воздушные потоки, климат и погода. Именно здесь сосредоточена наибольшая количество живых организмов, что связано прежде всего с парциальным давлением кислорода и углекислого газу. Химический состав чистого воздуха приблизительно такой: 78,08 % азоту, 20,94 % кислороду, 0,93 % аргону, 0,03 % углекислого газа, менее как 0,0