Биосфера. Строение и основные свойства
(с привлечением и включением материалов сайта https://ru.wikipedia.org/wiki/Биосфера)
2.2.5.1 Биосфе́ра (от др.-греч. Βιος - жизнь и σφαῖρα - сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности, а также совокупность её свойств как планеты, где создаются условия для развития биологических систем; глобальная экосистема Земли.
Впервые концепцию биосферы предложил французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. (по некоторым источникам 1912 г.). При этом он не употреблял термин «биосфера».
Сам термин «биосфера» первым ввел австрийский геолог и палеонтолог Эдуард Зюсс в 1875 году.
Целостное учение о биосфере создал советский биогеохимик и философ В.И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.
Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Биосфера пронизывает всю гидросферу (за исключением ледников), верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу.
Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 млн. видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, по словам В. И. Вернадского: «Человек становится могучей геологической силой».
Строение биосферы
Биосфера, также, как и в целом планета Земля, имеет слоисто-уровневое строение.
Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой, а вместе с артебиосферой — пространством человеческой экспансии в околоземном пространстве — панбиосферой. В то же время необходимо заметить, что сфера распространения живых организмов занимает лишь ограниченное пространство в определенных слоях атмосферы, гидросферы и литосферы. Границы биосферы в основных агрегатных оболочках Земли могут быть представлены в следующем виде.
· Верхняя граница в атмосфере фиксируется на отметках до 15-20 км от поверхности земли. Её положение обусловлено вышележащим озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов потому озоновый слой является естественной природной границей биосферы в атмосфере Земли.
· Нижняя граница в литосфере расположена в толще земной коры на отметках до 3,5-7,5 км от поверхности суши. Теоретически она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако, практически в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами в почве, и сотнями метров в подземных пещерах. В нефтесодержащих водных подземных линзах, расположение которых может находиться на выше указанных отметках (3,5-7,5 км), обнаруживается жизнедеятельность микроорганизмов.
· Нижняя граница в гидросфере: опускается до отметок 10-11 км от поверхности воды, то есть распространяется на всю глубину водных объектов, вплоть до самых глубоких отметок (дно Марианской впадины).
Структура биосферы
Под структурой биосферы будем понимать состав основных её компонентов. К таковым относятся:
1. Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6⋅1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3⋅1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
2. Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ.[3] Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
3. Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.
4. Биокосное вещество — вещество, которое создаётся одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т.д. Организмы в них играют ведущую роль.
Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
6. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
7. Вещество космического происхождения.
- Субстраты жизни в атмосфере, геосфере, гидросфере и в искусственной биосфере.
Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов (аэробионтов) служат водные капельки — атмосферная влага, источником энергии — солнечная энергия и аэрозоли. Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера (с тропобионтами; это пространство — более тонкий слой, чем тропосфера). Выше простирается слой крайне разреженной микробиоты — альтобиосфера (с альтобионтами). Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются — парабиосфера. Выше расположена апобиосфера.
Геобиосферу населяют геобионты, субстратом, а отчасти и средой жизни для которых служит земная твердь. Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши — террабиосферы (с террабионтами), разделяемой на фитосферу (от поверхности земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и подпочвы; иногда сюда включают всю кору выветривания) и жизнь в глубинах Земли — литобиосферу (с литобионтами, живущими в порах горных пород, главным образом в подземных водах). На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы — эоловая зона (с эолобионтами). Литобиосфера распадается на слой, где возможна жизнь аэробов — гипотеррабиосферу, и слой, где возможно лишь обитание анаэробов — теллуробиосферу. Жизнь в неактивной форме может проникать глубже — в гипобиосферу. Метабиосфера — все биогенные и биокосные породы. Глубже расположена абиосфера.
Гидробиосфера — весь глобальный слой воды (без подземных вод), населённый гидробионтами — распадается на слой континентальных вод — аквабиосферу (с аквабионтами) и область морей и океанов — маринобиосферу (с маринобионтами). Выделяют 3 слоя — относительно ярко освещённую фотосферу, всегда очень сумеречную дисфотосферу (до 1% солнечной инсоляции) и слой абсолютной темноты — афотосферу.
Между верхней границей гипобиосферы и нижней границей парабиосферы лежит собственно биосфера — эубиосфера.
Искусственная биосфера.
Биосфера — открытая система. Человек не может существовать вне биосферы, однако стремится исследовать космическое пространство. Ещё К.Э. Циолковский связывал освоение космоса с созданием искусственной биосферы.
В настоящее время идея её создания вновь становится актуальной в связи с планами освоения Луны и Марса. Однако на данный момент попытка создания полностью автономной искусственной биосферы не увенчалась успехом.
Рассматривается возможность создания (пока в далёком будущем) внеземной биосферы на других планетах при помощи терраформирования.