Иерархическая структура биосферы

В биосфере Вернадский выделил пять основных феноменов.

1. Жизнь (тайна ее возникновения до сих пор не разгадана).

2. Организм (термин относится к любому существу от микроорганизма до человека).

3. Биоразнообразие (многообразие видов не случайно).

4. Экосистема (структурная единица, связывающая разные виды и среду их обитания).

5. Биосфера (самая крупная система, охватывающая все формы жизни планеты).

Согласно Вернадскому структурной единицей, с которой начинается живая материя, является организм, который всегда изолирован от окружающей его среды. Организмы одного вида объединяются в популяции, более или менее постоянно проживающие на одной территории, а популяции разных видов, обитающие на одной территории, образуют экосистемы. Термин предложил в 1935 г. английский ботаник А. Тенсли.

Экосистема представляет единый природный или природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, которые связанны между собой обменом вещества и энергии.

Биосфера представляет иерархию экосистем разного уровня. В ней выделяют, исходя из особенностей среды обитания, континентальную и океаническую экосистемы (рис. 1). Они, в свою очередь, включают менее крупные экосистемы, деление которых зависит от климатических условий: в высоких широтах – арктический и антарктический типы, в экваториальных широтах – экваториально-тропический тип. Соответственно отмечают переходные типы: тундровый, лесостепной и др. Внутри этих экосистем условия обитания неоднородны. В воде среде развитие биоты определяют глубина, температура, газовый и солевой состав воды. Поэтому более мелкими морскими экосистемами являются шельф, коралловые рифы, акватории открытых морей и т. д. На континентах условия существования организмов определяют ландшафты (географические особенности) и климат. Здесь выделяют экосистемы тундры, степей, пустынь, влажных тропических лесов и др. В свою очередь каждая из перечисленных экосистем включает более мелкие экосистемы, несколько отличающиеся по условиям существования биоты.

Рис. 1. Иерархия экосистем биосферы

Параметрами, определяющими влияние биоты на геосферы Земли, является общая масса организмов и их продуктивность.

В пересчете на сухое вещество масса биоты составляет около 240 млрд т. Она почти целиком сосредоточена на суше. В океанах находится всего 0,2 млрд т. Это следствие быстрого круговорота веществ в океане. По оценкам (Г. А. Заварзин) не менее 50% массы биоты составляют микробы, из которых около трети приходится на моря и океаны. На суше основная биомасса – симбиотические почвенные бактерии.

Годовая продукция биоты оценивается в 164 – 300 млрд т сухого вещества (Дж. Вудвелл 1972 г. и С. С. Шварц 1975 г.). Около 75% дает суша и около 25% океан. Продуктивность сильно зависит от условий обитания (рис.2). Тропики, составляя 5% территории суши, дают около 33% продукции. Наиболее активная часть континентальных экосистем – почва, в которой сосредоточена основная масса органического вещества. В гидросфере жизнь сосредоточена на шельфе.

Рис. 2. Производительность экосистем биосферы