44. БИОСФЕРА — ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОСИСТЕМА.

В. И. Вернадский — основоположник учения о биосфере. Структура биосферы

• Что называют биосферой?
• Какова структура биосферы?

Биосфера — глобальная экосистема. Многочисленные экосистемы нашей планеты не изолированы друг от друга. Даже между очень разными или очень удалёнными сообществами происходит постоянный обмен живыми организмами, органическими и неорганическими веществами. Перелётные птицы способны совершать сезонные миграции на расстояния в сотни километров. При этом в летний сезон они являются звеньями пищевых цепей одного биогеоценоза, а с наступлением осени перелетают в более тёплые места и там включаются в пищевую сеть новой экосистемы. Рождённый в пруду головастик, превратившись в лягушку, выбирается на сушу и становится элементом наземного биогеоценоза. Все экосистемы взаимосвязаны и взаимозависимы. Постоянный обмен веществом и энергией, происходящий между ними, позволяет нам рассматривать все живые организмы Земли и среду их обитания как единую глобальную экосистему — биосферу. Биосфера — это особая оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов. Иначе можно сказать, что биосфера — это область распространения жизни на нашей планете.

Биосфера — живая оболочка Земли. Мысль о существовании некоей «области жизни» высказывал ещё Жан Батист Ламарк. Термин «биосфера» предложил австрийский ученый Эдуард Зюсс (1831—1914) в своей книге «Лик Земли» в 1875 г. Он определил биосферу как тонкую плёнку жизни на земной поверхности, которая в значительной степени формирует облик всей планеты. Однако широкое распространение этот термин получил только в первой трети XX в., когда российский учёный, академик Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) (рис. 151) создал учение о биосфере. Он распространил понятие биосферы не только на живые организмы, но и на среду их обитания, с которой они неразрывно связаны. Вернадский впервые указал на роль живой природы в преобразовании планеты.

В. И. Вернадский не был по специальности биологом, он был кристаллографом, минералогом и геохимиком, его докторская диссертация называлась «Явления скольжения кристаллического вещества». Однако в круг интересов учёного входили многие науки: геология и почвоведение, биология и палеонтология, философия и история. И в 1926 г. в свет вышла его книга «Биосфера», в которой Вернадский говорил о биосфере с точки зрения геохимика, обращая внимание на то, что биосфера — это не только область обитания живых существ, но и уникальная по своему химическому составу среда.

В структуре биосферы Вернадский выделял семь видов вещества, четыре из которых являются основными:

1. живое вещество — совокупность всех живых организмов (животных, растений, грибов, микроорганизмов) (рис. 152);
2. биогенное вещество — органно-минеральные продукты, созданные в результате жизнедеятельности организмов (нефть, каменный уголь, газ, торф, известняки и др.) (рис. 153);
3. косное вещество — вещество, которое образуется без участия живых организмов (горные породы, являющиеся результатом вулканической деятельности, образования, возникающие вследствие геотектонических процессов — движения литосферных плит) (рис. 154);
4. биокосное вещество — вещество, которое создаётся в результате совместной деятельности живых организмов и абиогенных процессов (почва, ил, атмосфера и др.) (рис. 155).

Остальные три части представляют собой вещества, находящиеся в состоянии радиоактивного распада, рассеянные атомы и вещества космического происхождения, приходящие на Землю от Солнца и от более далёких космических тел.

Границы биосферы. В строении Земли можно выделить несколько оболочек. Наружная — атмосфера — состоит из смеси газов, в основном азота и кислорода. Две трети земного шара покрыто водой, которая составляет гидросферу, а остальная треть и всё, что находится под водой, являются твёрдым веществом — литосферой.

Границы распространения на планете живого в этих трёх оболочках определяются абиотическими факторами. Отсутствие кислорода, чрезмерное давление, очень низкая или высокая температура и многие другие факторы делают невозможным существование жизни. Верхняя граница биосферы определяется озоновым слоем, который на высоте около 20 км от поверхности Земли задерживает избыточное ультрафиолетовое излучение. На высоте 16-20 км в атмосфере ещё встречаются споры, пыльца, бактерии, мельчайшие насекомые, которые поднимаются с поверхности земли воздушными потоками. В гидросфере жизнь существует на всех глубинах, проникая даже, несмотря на чудовищное давление, в 10—11-километровые впадины. В литосфере жизнь встречается до глубины 3,5 км на суше (бактерии в нефтяных месторождениях) и на 1-2 км ниже дна океана, хотя результаты жизнедеятельности организмов в виде осадочных пород прослеживаются гораздо глубже. Однако в основном в литосфере жизнь сосредоточена в верхнем плодородном слое — почве.

Высота расположения озонового слоя относительно поверхности Земли варьирует от 15 до 30 км в зависимости от широты: в тропических широтах выше, в полярных — ниже.

Итак, верхняя граница биосферы находится на высоте примерно 20 км над земной поверхностью, а нижняя — на глубине 2—3 км под поверхностью суши и 1-2 км под дном океана. В других частях земного шара жизнь пока не обнаружена. Если учесть, что радиус Земли составляет почти 6400 км, то становится понятным, что биосфера, толщина которой не превышает 25 км, представляет собой очень тонкую и хрупкую «плёнку жизни» на поверхности нашей планеты.

Запомнить: биосфера; живое вещество; биогенное вещество; косное вещество, биокосное вещество; границы биосферы; атмосфера, гидросфера, литосфера.

Выводы

Биосфера — это особая оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов. Российский учёный, мыслитель В. И. Вернадский в первой трети XX в. создал учение о биосфере. В структуре биосферы Вернадский выделял семь видов вещества, четыре из которых являются основными: живое, биогенное, косное, биокосное. Границы распространения живого вещества на Земле определяются абиотическими факторами.

Думай, делай выводы, действуй

Проверь свои знания

1. Что такое биосфера?
2. Какие учёные принимали участие в развитии представления о биосфере?
3. Почему биосферу считают живой оболочкой Земли?
4. Какие виды вещества выделяют в структуре биосферы?
5. Каковы границы биосферы?

Выполни задания

1. Дайте определение понятия «биосфера».
2. Составьте перечень видов вещества биосферы, охарактеризовав каждый из них.
3. Сравните биосферу с другими оболочками Земли.

Обсуди с товарищами

1. Какое влияние на формирование биосферы оказала эволюция органического мира?
2. Как влияет на биосферу хозяйственная деятельность человека?
3. Какова геологическая роль живых организмов?

Выскажи мнение

Как происходило формирование такого биокосного вещества, как ил?

В последние годы были получены сведения, что следы жизни в литосфере прослеживаются глубже — до 7,5 км.