ПОНЯТИЕ И Определение биосферы

Характерная особенность нашей планеты, отличающей ее от всех соседок по Солнечной системе – существование на ней жизни. Нигде в обозримом Космосе, как бы не хотелось этого людям, до сих пор не найдена жизнь в том ее состоянии и развитии, что присутствует на Земле. Таинственная загадка появления (зарождения или привнесения) органического мира на Земле, именуемого жизнью, до сих пор не разгадана. Работы здесь ведутся по двум направлениям: исследования, направленные на изучение путей зарождения органической жизни непосредственно на планете, и межпланетные космические исследования, которые, как надеются ученые смогут пролить какой-нибудь свет на механизмы синтеза органических молекул.

Сложный природный процесс, протекавший и протекающий на Земле непосредственно связан с взаимодействием трех оболочек планеты: литосферы, гидросферы и атмосферы. Именно эти оболочки и являются той сферой, областью, где существуют живые организмы. Такая область существования живых организмов на Земле называют биосферой (сферой жизни).

Термин биосфера утвердился в естествознании еще в начале XIX века. Биосфера включает в себя все области нашей планеты, освоенные жизнью. Это и атмосфера, и океан, и все части земной поверхности, где утвердилась жизнь в любых ее формах.

Впервые вплотную к понятию биосфера подошел французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк.

Ему принадлежит приоритет в формулировке самого понятия «биосфера», и хотя Ламарк употребил впервые термин «биосфера» в 1803 г. в труде по гидрогеологии Франции для обозначения совокупности организмов, обитающих на Земле, это термин вскоре был благополучно забыт и внедрился в научную терминологию значительно позже. Ламарку не отдается преимущество при определении приоритета в употреблении термина «биосфера», поскольку он не выражал этим словом представление о сфере деятельности живых существ.

Однако обобщения, сделанные Ламарком, позволяют нам говорить о том, что высказанные им идеи содержат в себе зачатки понятия о биосфере. В лекциях 1800 г. года Ламарк отметил, что живые тела содержат все неорганические вещества, наблюдаемые в природе, и объяснил это активным участием животных и растений в формировании поверхности Земли. Позже он заключает, что все минералы внешней коры и состоящие из них элементы земной поверхности являются исключительно продуктами животных и растений, которые существовали на этих участках поверхности земного шара.

Работы Ламарка положили начало представлениям о существовании на нашей планете определенного пространства, заселенного живыми существами. Причем подчеркивалось, что это пространство организовано именно жизнедеятельностью организмов. К концу XIX в. было использовано множество терминов для обозначения такого пространства, однако закрепился лишь один. Австрийский геолог Эдуард-Фридрих Зюсс в 1875 г. воскресил предложенный Ламарком термин и ввел это понятие в науку повторно, причем, неизвестно, заимствовал ли его ученый из трудов своего великого предшественника, либо это было его самостоятельным умозаключением. Так или иначе, в своей работе «Происхождение Альп» впервые в научной литературе Зюсс сказал о «самостоятельной биосфере», как особой оболочки Земли, образованной живыми организмами. Позже, в трехтомном труде «Лик Земли» он разработал понятие биосферы, как области Земли, заселенной жизнью.

Он писал: «В области взаимодействия верхних сфер и литосферы и на поверхности материков можно выделять самостоятельную биосферу. Она простирается теперь как над сухой, так и над влажной поверхностью, но ясно, что раньше она была ограничена только гидросферой». Именно с 1875 года, времени выхода книги Зюсса, мы датируем начало биологического представления о биосфере как совокупности организмов, населяющих Землю.

Биосфера (от греч. bios - жизнь, sphaira - шар) - оболочка Земли, населенная живыми организмами, область обитания живых организмов планеты Земля, самая большая экосистема. Именно живые организмы сформировали отложения известняков, залежи угля и нефти, накопили свободный кислород в атмосфере.

СТРУКТУРА БИОСФЕРЫ

Биосфера представляет собой сложнейшую планетарную оболочку жизни, населенную организмами, составляющими в совокупности живое вещество. Это самая крупная (глобальная) экосистема Земли - область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. Совокупная деятельность живых организмов в биосфере проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев океана. Биосфера – область существования живого вещества, активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.

Ограничивают область распространения жизни слишком высокие или низкие температуры. Нижнюю границу биосферы на материках условно проводят по изотерме 100^о С. При более высокой температуре большинство бактерий существовать не может. В Европе эта изотерма находится на глубине 10-15 км, в молодых альпийских прогибах она поднимается до 1,5-2 км. Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км.

Элементы минерального питания также влияют на развитие жизни. К ограничивающему фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышение концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л.

В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются геологическими, географическими, экологическими, биологическими, физическими и другими условиями. Нижний предел распространения живого ограничивается дном океана (глубина около 11 км). Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше наибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22-24 км. Следовательно, предел протяженности биосферы выражается цифрой 39-40 км. Однако основная жизнь в биосфере сконцентрирована в значительно более узких пределах, охватывающих всего несколько десятков метров. Поражает то, насколько невелика область распространения жизни на Земле: по сравнению с диаметром Земли (13 000 км) биосфера — это тонкая пленка на ее поверхности.

А как же установить границу биосферы в морях и океанах? Английский натуралист Э.Форбс в 1841 году по результатам своих наблюдений в Средиземном море категорически заявил, что ниже 540 м жизнь в океанических водах невозможна. Однако уже спустя 20 лет был поднят кабель с глубины 2160 метров. Он оказался весь усеян кораллами, устрицами, двустворчатыми и брюхоногими моллюсками, яйцами кальмаров.

Окончательно было доказано, что самые глубокие места в Мировом океане обитаемы, в 1960 году. 23 января исследователи-океанологи Жак Пикар и Дон Уолш опустились в батискафе в Марианскую впадину Тихого океана. На глубине 10 525 метров они разглядели рыбу и креветку. Так было доказано о существовании живых организмов в самых глубоких местах океана. Следует только отметить, что плотность организмов в океане распределяется крайне неравномерно. Примерно 5/6 его обитателей предпочитают верхние, освещаемые солнцем слои. По мере спуска в глубину количество видов резко уменьшается.

Что касается верхней границы существования жизни, то ученые обычно проводят ее на высоте 20-25 километров, где находится спасительный для всего живого озоновый экран. Здесь та же ситуация с расселением организмов, что и в океане, только наоборот. Уже на высоте 8-9 км температура сильно ограничивает существование животных и растений.

Что касается организмов, населяющих биосферу, то их насчитывается примерно около 2-2,5 миллионов видов. Причем особое место отводится растениям, производителям органического вещества. Их общий сухой вес (вес фитомассы) оценивается примерно в 2,42 х 10¹² т. Это составляет 99% всего живого вещества на планете. Оставшийся 1% приходится на гетеротрофные организмы.