Биосфера, ее строение и границы

Организмы, населяющие нашу планету, обитают в оболочке Земли, называемой биосфера (от греч. bios-жизнь и sphaira-шар)

Первые представления о биосфере как области жизни и наружной оболочке Земли были высказаны в начале 19 в. Ж. Ламарком. В научную литературу современный термин «биосфера» впервые ввел австрийский ученый Э. Зюсс 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 велико, что в 30–х годах 20 века академик В.И. Вернадский создал целостное учение о биосфере как общепланетарной оболочке, охватывающей толщу тропосферы, гидросферы, осадочных пород литосферы. Он показал, что за все геологически обозримое время жизнь на Земле развивалась как взаимосвязанная совокупность организмов, обеспечивающая непрерывный поток элементов в биогенном обмене веществ на поверхности нашей планеты

По современным представлениям, биосфера – это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Биосфера – земная оболочка, занятая совокупностью организмов, населяющих Землю. Эта оболочка включает:

1) нижнюю часть атмосферы, так называемую тропосферу, где активная жизнь может существовать до высоты 10-15 км; перенос покоящихся зачатков происходит до высоты 20 км, т.е. уже в стратосфере. Лимитирующим фактором развития жизни здесь служит наличие капель воды, положительных температур, а так же твердых аэрозолей, понимающихся с поверхности земли и жесткое космическое излучение;

2) всю водную оболочку (гидросферу), в которой жизнь проникает до наибольших глубин Мирового океана. Живые организмы встречаются даже на глубине более 11 км, где температура воды около 200°С, но из-за высокого давления вода не кипит. Ниже, в базальтах, жизнь едва ли возможна;

3) верхнюю часть литосферы – кору выветривания, имеющую мощность обычно 30-60 м, иногда 100-200 м. За пределами коры выветривания жизнь может быть обнаружена лишь в отдельных случаях. Проникновение жизни в глубь литосферы ограничено высокими температурами зеленых недр и наличием жидкой воды.

Если включить в биосферу и слои атмосферы, в которых возможен перенос покоящихся зачатков организмов, то ее пределы по вертикали составят 25-40 км (рис. 11).

Границы биосферы в большой степени условны и обусловлены, прежде всего, областью распространения живых организмов. Для большинства организмов они определяются температурой от -50°С до +50°С и давлением около 1 атмосферы. В вертикальном пределе распространение живых организмов, ограничено высотой около 6 км над уровнем моря, до которой сохраняются положительные температуры в атмосфере и могут жить хлорофиллоносные растения – продуценты (6,2 км в Гималаях). Нижний предел существования активной жизни традиционно ограничивают дном океана и изотермой 100⁰С в литосфере, расположенными соответственно на отметках около 11 км и, по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове, около 6 км. Фактически жизнь распространена в литосфере до глубины 3-4 км. Таким образом, вертикальная мощность биосферы в океанической области Земли достигает чуть более 17 км, сухопутной – до 12 км.

 

Рис. 10. Общая структура биосферы (по Н.Ф. Реймерсу, 1990, с изменениями)

 

Биосферу как место обитания организмов вместе с самими организмами можно разделить на три подсферы:

- геобиосферу – верхняя часть литосферы, населенная геобионтами;

- гидробиосферу – гидросфера без подземных вод, населенная гидробионтами;

-аэробиосферу – нижняя часть атмосферы, населенная аэробионтами.

Геобиосфера состоит из:

- террабиосферы (с террабионтами) – поверхность суши;

- литобиосфера (с литобионтами) – глубокие слои земной коры;

Террабиосфера разделяется на:

- фитосферу – пространство от поверхности земли до верхушек деревьев (0-150 м);

- педосферу – почвенный покров (до 2-3 м).

Литосфера (до 2-3 км максимум до 6-7 км) включает:

- гипотеррабиосферу – слой, где возможна жизнь аэробов (до 1- 1,5 км);

- теллуробиосферу – где возможно обитание анаэробов (2-3 до 6-7 км).

Гидробиосфера включает:

- маринобиосферу (океанобиосферу) (с маринобионтами) – моря и океаны;

- аквабиосферу (с аквабионтами) – континентальные пресные воды.

Кроме того, гидробиосфера делится на слои связанные, главным образом, с интенсивностью света:

- фото(био)сферу – относительно ярко освещенный слой (до 150-200 м);

- дисфото(био)сферу - всегда сумеречный слой, проникает до 1% солнечной инсоляции (от 200 м до 1,5-2 км);

- афото(био)сферу – слой абсолютной темноты, где невозможен фотосинтез (глубже 1,5-2 км).

Аэробисофера состоит из:

- тропобиосферы (с тропобионтами) – слой от вершин деревьев до высоты наиболее частого расположения облаков (до 5-6 км), постоянно населенный живыми организмами;

- стратобиосферы (альтобиосферы) – слой от 5-6 км до 6-7 км, где могут существовать микроорганизмы, главным образом в виде спор.

На больших высотах в горах (около 6 км) расположена высотная часть террабиосферы эоловая зона. Здесь уже невозможна жизнь высших растений, но ветры заносят сюда членистоногих некоторых микроорганизмов – эолобионтов.

Выше аэробиосферы расположена парабиосфера – слой (между 6-7 и 60-80 км), куда жизнь проникает лишь случайно и не часто, где организмы могут временно существовать, но не могут нормально жить и размножаться. Еще выше расположена апобиосфера (выше 60-80 км) куда никогда, даже случайно, не поднимаются живые организмы, но в незначительном количестве заносятся биогенные вещества (ее граница трудноуловима).

Кроме того, выделяют такие понятия как: зубиосфера, мегабиосфера, панбиосфера, ноосфера.

Зубиосфера (собственно биосфера) – слой между нижней границей геобиосферы и нижней границей парабиосферы. Эта область наиболее активной современной жизни или, по В.И. Вернадскому, «пленка жизни». Вертикальная мощность зубиосферы в океане достигает 17 км, в сухопутной – 12 км.

Мегабиосфера – слой нынешнего и прошлого воздействия жизни на природу Земли. Мощность мегабиосферы 30-35 км.

Панбиосфера – слой нынешнего и прошлого воздействия жизни на природу Земли (мегабиосфера) вместе с пространством человеческой экспансии в околоземный космос. Эта оболочка Земли преобразована нынешней и прошлой жизнью и человеческой деятельностью.

Высшая стадия развития биосферы – ноосфера (сфера разума, мыслящая оболочка). Эта сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная деятельность становится главным, определяющим фактором развития.

Или – это высшая стадия развития биосферы под контролем разумной деятельности человеке.