Пределы биосферы и область жизни

В соответствии со сложившимися в науке представлениями биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии (по Вернадскому — биогенной миграцией атомов). Она трехмерна и геоисторична, поэтому, когда мы говорим о ее пределах, имеются в виду границы физических условий существования живых организмов в конкретное время (кстати, на отдельных участках земной поверхности жизнь может временно отсутствовать).

 

 

 

В литературе существование жизни чаще всего ограничивается диапазоном температур от 250 до -160 °С, давлениями от 0,001 до 3000 атм. Нижняя граница жизни условно проходит в водной среде на глубине 10 км, в земной коре — на глубине до 2 км, в атмосфере верхняя граница распространения жизни обусловлена слоем озона, предохраняющим живую материю от ультрафиолетового излучения Солнца и расположенного на высоте 45 км над уровнем моря. Естественно, что в пределах этих «параметров» присутствуют не только области жизни, но и другие структуры Земли, генетически связанные с живым веществом.

По Вернадскому, вещество биосферы состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей: 1) живое вещество; 2) биогенное вещество; 3) косное вещество; 4) биокосное вещество; 5) радиоактивное вещество; 6) рассеянные атомы; 7) вещество космического происхождения. Следы биогеохимической деятельности присутствуют практически везде: газы атмосферы (кислород, азот, углекислота), природные воды, углеводородные ресурсы, известняки, глины и их производные (слан-цы, мраморы, граниты и др.) в своей основе созданы живым веществом планеты. Вот почему ошибочно понимать под биосферой совокупность живых организмов. Слои земной коры, лишенные в настоящее время живого вещества, но переработанные им в геологическом прошлом, Вернадский относил к области «былых биосфер». В научной литературе имеются и другие взгляды на пределы биосферы. При этом суть расхождений, как правило, состоит в том, что в одних случаях речь идет о наличии доказанного «поля существования жизни», в других — о теоретических пределах биосферы. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6*10¹² т (в сухом весе) и составляет менее 10^-6 массы других оболочек Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты». Живое вещество развивается там, где может существовать жизнь, то есть на пересечении атмосферы, литосферы и гидросферы. В условиях, не благоприятных для существования, живое вещество переходит в состояние анабиоза.

Все установленные чисто эмпирическим путем земные оболочки (геосферы) могут быть характеризованы некоторыми переменными, которые входят в равновесия, изучавшиеся Гиббсом. Можно различать термодинамические оболочки, определяемые величинами температуры, давления; фазовые оболочки, характеризуемые фазовым состоянием входящих в их состав тел и, наконец, химические оболочки, отличающиеся свом составом. В стороне осталась оболочка - биосфера. Вводя в физико- химические процессы земной коры световую солнечную энергию, живые организмы резко отличаются от остальных независимых переменных биосферы.

Особенность ж. в-ва сказывается в том, что химические соединения, в них образующиеся, обычно не могут получаться вне их в обычных условиях косной среды биосферы. В последней никогда не может идти разложение молекул углекислоты и воды - один из основных биохимических процессов.