Понятие о биосфере

Понятие о биосфере было введено австрийским ученым Э.Зюссом в 1875г. и в последствии развито русским ученым В.И. Вернадским, положившим начало ее геохимическому изучению.

Биосфера – земная оболочка, занятая совокупностью организмов, населяющих Землю. Эта оболочка включает:

1) нижнюю часть воздушной оболочки (атмосферы), т.е. тропосферу, где активная жизнь может существовать до высоты 15 км (перенос покоящихся зачатков происходит до высоты свыше 20 км, т.е. уже в стратосфере;

2) всю водную оболочку (гидросферу), где жизнь проникает до наибольших глубин Мирового океана, превышающих11 км;

3) верхнюю часть твердой оболочки (литосферы) – кору выветривания, имеющую мощность обычно 30-60, иногда 100-200 м и более.

В.И. Вернадский четко обозначает границы биосферы. Верхний предел обусловлен уровнем, до которого достигает жесткое космическое излучение, губительное для живых существ. Оно задерживается озоновым экраном, расположенном на высоте около 15 км. Нижний предел жизни связан с повышением температуры в земных недрах. На глубине 3-3,5 км температура достигает 100⁰. Наибольшую мощность биосфера имеет в океане: от поверхности до максимальных глубин в нем обитают живые существа.

Если включить в биосферу все ее слои, то пределы биосферы по вертикали составят до 40 км

Особенности биосферы

Для биосферы характерно не только присутствие живого вещества, она обладает также следующими тремя особенностями:

· во-первых, в ней в значительных количествах содержится жидкая вода;

· во-вторых, на нее падает мощный поток энергии солнечных лучей;

· в-третьих, в биосфере находятся поверхности раздела между веществами, находящихся в трех фазах – твердой, жидкой и газообразной.

Биосфера обеспечивает непрерывный круговорот вещества и энергии, в котором главенствующую роль играют организмы.

Функции живого вещества : энергетическая, разрушительная, накопительная и средообразующая.

Энергетическая функция выполняется прежде всего растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных органических соединений. По словам В.И. Вернадского, зеленые растения являются главным механизмом биосферы, который улавливает солнечный луч и создает с помощью фотосинтеза химические тела – своеобразные солнечные консервы, энергия которых в дальнейшем становится источником действенной химической энергии биосферы. Внутри экосистемы эта энергия в виде пищи распределяется между животными. Частично она рассеивается, а частично накапливается в отмершем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние (торф, каменный уголь, нефть и др.).

Разрушительная (деструктивная) функция состоит в разложении, минерализации мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот. Мертвое органическое вещество разлагается до простых неорганических соединений, которые вновь используются в круговороте. Этим занимается группа организмов – редуцентов (деструкторов).

Многие организмы (плесневый грибок, бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы и лишайники) способны оказывать на горные породы сильнейшее химическое воздействие растворами комплекса кислот (угольной, азотной, серной). Разлагая минералы, организмы избирательно извлекают и включают в биотический круговорот важные питательные элементы – кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, микроэлементы. Общая масса элементов, вовлекаемая ежегодно в биотический круговорот только на суше, составляет 8 млрд. т.

Накопительная (концентрационная) функция заключается в избирательном накоплении организмами атомов веществ рассеянных в природе (из водных растворов). Наиболее активными концентраторами являются микроорганизмы. Например, в продуктах жизнедеятельности некоторых из них содержание марганца увеличено в 1 200 000 раз, железа – в 65 000, ванадия в 420 000, серебра – в 240 000 раз. Морские организмы активно концентрируют рассеянные минералы для построения своих скелетов или покровов. Заслуживает внимания способность некоторых морских организмов накапливать микроэлементы, тяжелые металлы, в том числе ядовитые (ртуть, свинец, мышьяк), радиоактивные элементы (их концентрация может превышать таковую в морской воде в сотни тысяч раз).

Средообразующая функция состоит в трансформации физико-химических условий среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условия, благоприятные для существования организмов. Средообразующие функции живого вещества создали и поддерживают баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность существования организмов, в т.ч. человека. Живое вещество способно восстанавливать условия обитания, нарушенные в результате природных катастроф или антропогенного воздействия. В результате средообразующей функции был преобразован газовый состав первичной атмосферы, изменился химический состав вод первичного океана, образовалась толща осадочных пород в литосфере, на поверхности суши возник плодородный почвенный покров.