Биосфера как глобальная экосистема Земли

планета Земля имеет неоднородное строение и состоит из концен­трических оболочек (геосфер) – внутренних и внешних. К внутрен­ним относятся ядро, мантия, а к внешним – литосфера (земная ко­ра), гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли – биосфера.

По новейшим данным, масса Земли составляет 6·10²¹ т, объем – 1,083·10¹² км³, площадь поверхности – 510,2 млн. км². Размеры, а, сле­довательно, и все природные ресурсы нашей планеты ограничены. Основы понятия о биосфере приведены в Приложении 5,П.1.

Литосфера (греч. «литое» – камень) – каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы) (рис. 4.1).

Земная кора сложена горными по­родами. Доля различных горных пород в земной коре неодинакова – более 70% приходится на базальты, граниты и другие магматические по­роды, около 17% – на преобразованные давлением и

высокой темпера­турой породы и лишь чуть больше 12% – на осадочные (табл. 4.1). Земная кора – важнейший ресурс для человечества. Она содер­жит горючие полезные ископаемые (уголь, нефть, горючие сланцы), рудные (железо, алюминий, медь, олово и др.) и нерудные (фосфори­ты, апатиты и др.) полезные ископаемые, естественные строительные материалы (известняки, пески, гравий и др.).

Гидросфера (греч. «гидро» – вода) – водная оболочка Земли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную.

Поверхностная гидросфера – водная оболочка поверхностной час­ти Земли. В ее состав входят воды океанов, морей, озер, водохрани­лищ, болот, ледников, снежных покровов и др. Все эти воды постоян­но или временно располагаются на земной поверхности и носят на­звание поверхностных.

Поверхностная гидросфера не образует сплошного слоя и преры­висто покрывает земную поверхность на 70,8%.

Подземная гидросфера – включает воды, находящиеся в верхней части земной коры. Их называют подземными. Сверху подземная гидросфера ограничена поверхностью Земли, нижнюю ее границу проследить невозможно, так как гидросфера очень глубоко проника­ет в толщу земной коры.

По отношению к объему земного шара общий объем гидросферы не превышает 0,13%. Основную часть гидросферы (96,53%) составля­ет Мировой океан (табл. 4.2).

На долю подземных вод приходится 23,4 млн. км³, или 1,69% от общего объема гидросферы, остальное – воды рек, озер и ледников.

Более 98% всех водных ресурсов Земли составляют соленые воды океанов, морей и др. Общий объем пресных вод на Земле равен 28,25 млн. км³, или около 2% общего объема гидросферы.

Основная часть пресных вод сосредоточена в ледниках, воды которых пока ис­пользуются очень мало. На долю остальной части пресных вод, при­годных для водоснабжения, приходится 4,2 млн. км³ воды, или всего лишь 0,3% объема гидросферы.

Гидросфера играет огромную роль в формировании природной среды нашей планеты. Весьма активно она влияет и на атмосферные процессы (нагревание и охлаждение воздушных масс, насыщение их влагой и т. д.).

Атмосфера – газовая оболочка Земли, со­стоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли (табл. 4.3). Общая масса атмосферы – 5,15·10¹⁵т. На высоте от 10 до 50 км, с максимумом концентрации на высоте 20 – 25 км, рас­положен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультра­фиолетового облучения, гибельного для организмов.

Атмосфера физически, химически и механически воздействует на литосферу, регулируя распределение тепла и влаги. Погода и климат на Земле зависят от распределения тепла, давления и содержания во­дяного пара в атмосфере. Водяной пар поглощает солнечную радиа­цию, увеличивает плотность воздуха и является источником всех осад­ков. Атмосфера поддерживает различные формы жизни на Земле.

В формировании природной среды Земли велика роль тропосфе­ры (нижний слой атмосферы до высоты 8 – 10 км в полярных, 10 – 12 км в умеренных и 16 – 18 км в тропических широтах) и в мень­шей степени стратосферы, области холодного разреженного сухого воздуха толщиной примерно 20 км. Сквозь стратосферу непрерывно падает метеоритная пыль, в нее выбрасывается вулканическая пыль, а в прошлом и продукты ядерных взрывов в атмосфере.

В тропосфере происходят глобальные вертикальные и горизон­тальные перемещения воздушных масс, во многом определяющие круговорот воды, теплообмен, трансграничный перенос пылевых частиц и загрязнений.

Атмосферные процессы тесно связаны с процессами, происходя­щими в литосфере и водной оболочке.

К атмосферным явлениям относят: осадки, облака, туман, грозу, гололед, пыльную (песчаную) бурю, шквал, метель, изморозь, росу, иней, обледенение, полярное сияние и др.

Атмосфера, гидросфера и литосфера тесно взаимодействуют меж­ду собой. Практически все поверхностные, экзогенные, геологиче­ские процессы обусловлены этим взаимодействием и проходят, как правило, в биосфере.

Биосфера– внешняя оболочка Земли, в которую входят часть ат­мосферы до высоты 25–30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что они населены живы­ми организмами, составляющими живое вещество планеты. Взаимо­действие абиотической части биосферы – воздуха, воды и горных пород иорганического вещества – биоты, обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В. И. Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в про­шлые геологические эпохи.

Биосфера,являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической частей.

Абиотическая частьпредстав лена: 1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступаю­щие в обмен с веществом этих пород и физической средой мирового пространства; 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возмож­ны еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.

Биотическая частьсостоит из живых организмов всех таксонов*, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов,под которым понимается перемещение атомов в результате дыхания, пи­тания, размножения и разложения после окончания жизненного цикла живого вещества (смерти), обеспечивая, таким образом, обмен веществ между всеми частями биосферы (рис. 4.2). Принцип биогенной миграции атомов в биосфере приведен в Приложении 5, П.2.