Структура биосферы как живой оболочки земли.

Биосфера – земная оболочка, занятая совокупностью организмов, населяющих Землю. Понятие о биосфере было введено австрийским ученым Э. Зюссом в 1875 г. Стройное учение о биосфере было развито В. И. Вернадским, положившим начало ее геохимическому направлению.

Биосфера включает: 1) тропосферу, где активная жизнь может существовать до высоты 10-15 км, перенос покоящихся зачатков происходит до высоты свыше 20 км, т.е. уже в стратосфере; 2) гидросферу, в которой жизнь проникает до наибольших глубин Мирового океана; 3) верхнюю часть литосферы – кору выветривания (мощность 30-60, до 200 м). Кора выветривания – совокупность геологических отложений, образованных продуктами разложения и выщелачивания горных пород различного состава, оставшуюся на месте возникновения или перемещенную на небольшое расстояние, но не утратившую связь с материнской породой. За пределами коры выветривания жизнь может быть обнаружена только в отдельных случаях.

В. И. Вернадский указывал, что под биосферой лежит область осадочных пород (до 5-6 км) биогенного происхождения, не образующая сплошного покрова – стратисфера. Эти породы были созданы в гидросфере под действием трех главных агентов: организмов, воды и ветра (перерабатывает и перемещает породы после их поднятия над уровнем воды). В пределах биосферы существуют области, в которых активная жизнь не возможна (верхние области тропосферы, очень холодные или очень жаркие районы з.ш., где организмы могут существовать только в покоящемся состоянии). Совокупность таких областей биосферы называется парабиосферой (Хатчисон).

Вернадский выделял непрерывный слой живого вещества, занимающий водную толщу и узкой полосой простирающийся по границе литосферы и тропосферы, где он включает почву и подпочву с находящимися в них корнями растений, грибами, микроорганизмами и почвенными животными, и приземную часть тропосферы, в которой располагаются надземные части растений и переносится основная масса их пыльцы, спор и семян. Этот слой называют фитосферой или фитогеосферой, т.к. в нем основными накопителями энергии являются растения. Мощность фитосферы велика только в области океанов, на суши ее мощность не больше 100-150 м. При этом в тропосфере в отрыве от жидкой и твердой оболочек живые вещества могут находятся лишь временно, т.к. некоторые функции, например размножение, здесь не могут быть осуществлены.

Хатчисон выделяют следующие три особенности биосферы:

1. В значительных количествах содержится жидкая вода.

2. Падает мощный поток энергии солнечных лучей.

3. Находятся поверхности раздела между веществами, находящимися в трех фазах: твердой, жидкой и газообразной.

Биомасса животных равна приблизительно 10¹⁶ г, биомасса растений – 10¹⁹ г. На суше биомасса растений примерно на три порядка больше биомассы животных, в океане биомасса животных в 28 раз больше (но очень велика продуктивность растений на единицу площади – в 200 раз больше, чем на суше). Общая биомасса океана на три порядка меньше биомассы суши.

Масса биосферы незначительна по сравнению с массой Земли, однако при такой массе организмы осуществляют свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, т.е. весьма быстрого круговорота веществ, связанного с этим размножением.

Количество солнечной энергии видимой части спектра, достигающей земной поверхности и используемой организмами, составляет около 55 ккал/см² год. Способность накапливать энергию солнечного света в органическом веществе называется продуктивностью живых организмов. Различают валовую первичную продукцию (общее количество органического вещества или связанной в нем энергии, определяется на 1 м² в год) – это в основном продукция хлорофиллоносных растений, при хемосинтезе бактерий образуется гораздо меньше; чистую первичную продукцию (количество органического вещества или связанной в нем энергии за вычетом расходов на дыхание); вторичную продукцию (продукция организмов, потребляющих или перерабатывающих биомассу, полученную в результате первичной продукции) – это продукция животных и сапробов (потребителей мертвого органического вещества).

Биогенное происхождение имеет большая часть кислорода атмосферы, углекислого газа. Живые организмы влияют на солевой состав гидросферы и являются ведущими агентами почвообразования. По словам В. И. Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

В настоящее время влияние человека на природу достигло такой степени, что ему приходится соизмерять свою деятельность с возможностями природы. В. И. Вернадским разработано целое учение о ноосфере, представляющей собой сферу взаимодействия природы и человека.