Понятие биосферы. Границы биосферы

Понятие биосферы

Впервые термин биосфера был предложен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Однако лишь спустя пятьдесят лет русский геохимик В. И. Вернадский создал учение о биосфере.

Биосфера — оболочка Земли, созданная живыми организмами в результате жизнедеятельности и заселенная ими.

Согласно учению В. И. Вернадского, нынешнее состояние планеты Земля в значительной мере определяется жизнедеятельностью обитающих на планете живых организмов. Осуществляемый с их участием круговорот веществ является ведущим фактором, стабилизирующим состояние планеты на данном этапе существования.

Границы биосферы

Границы биосферы определяются условиями существования жизни. К ним относят: необходимое для жизнедеятельности количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа, а также благоприятный температурный режим, степень солености воды в водоемах, уровень радиации и др. Все эти условия наилучшим образом реализуются в местах соприкосновения трех неживых оболочек планеты — атмосферы, литосферы и гидросферы. Поэтому биосфера как живая оболочка планеты располагается в пределах перечисленных сфер. Она занимает между ними пограничное положение и в то же время является их частью.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли. Газовый состав атмосферы представлен в таблице:

Газовый состав атмосферы
Газ Содержание, %
Азот 78
Кислород 21
Аргон и другие газы менее 1
Углекислый газ около 0,04

В качестве примеси в атмосфере в большом количестве содержатся водяные пары. Они вместе с углекислым газом, метаном, оксидами азота (парниковые газы) участвуют в нагревании нижнего слоя атмосферы, формируя парниковый эффект. Суть парникового эффекта состоит в способности атмосферы пропускать к поверхности Земли солнечные лучи и с помощью парниковых газов поглощать отраженное от нее тепловое излучение. В результате с увеличением высоты температура атмосферы снижается, а ее нижние слои остаются теплыми.

Распространение жизни в атмосфере ограничивается в основном ее нижним слоем — тропосферой. Как известно из курса географии, высота тропосферы колеблется от 8-10 км на полюсах до 18-20 км на экваторе. Например, верхняя граница полета птиц находится на высоте около 7 км; насекомые в воздушной среде поднимаются не выше 6 км. Фотосинтезирующие растения не растут в горах выше 6 км из-за низкого содержания углекислого газа и отсутствия воды.

Концентрация озона (О3), который образуется из кислорода под действием солнечной радиации, на высоте 20-22 км максимальна. В то же время содержание озона крайне мало и составляет около 1 * 10-4 % от газового состава атмосферы. Тем не менее молекулы озона формируют вокруг планеты защитный экран, предохраняющий все живое на Земле от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца.

Вертикальное распространение живых организмов в атмосфере за пределы озонового слоя лимитируется ультрафиолетовой радиацией, убивающей все живое.

Гидросфера — водная оболочка Земли, включающая все водные запасы планеты. Состав гидросферы представлен в таблице:

Состав гидросферы
Виды вод Объем, млн км3 Количество по отношению к общему объему гидросферы, %
Морские 1370 95,2
Подземные (за исключением почвенной) 34,2 2,5
Лед и снег (Арктика, Антарктика, Гренландия, горные ледники) 25,8 1,8
Поверхностные воды суши: озера, водо хранилища, реки, болота, почвенные воды 0,5 около 0,3
Атмосферные воды 0,015 0,01
Воды, содержащиеся в живых организмах 0,00005 0,0003

Жизнь в гидросфере распространяется фактически на всю глубину, включая донные отложения. Гидросфера имеет максимальную глубину в Мировом океане — Марианская впадина Тихого океана (до 11 км). Растения и связанные с ними растительноядные животные концентрируются в верхних слоях океана на глубинах до 300 м. Это связано с тем, что лимитирующим фактором распространения жизни в гидросфере для автотрофных организмов является достаточное для фотосинтеза количество света, способного проникать в водную среду.

В то же время существует комплекс глубоководных животных, обитающих на больших глубинах. Это гетеротрофные организмы. Они потребляют готовое органическое вещество, выпадающее в виде осадка из верхних слоев гидросферы (продукты жизнедеятельности живых организмов, мертвая органика и т. д.). В условиях отсутствия освещенности могут жить некоторые черви, полипы, а также протисты и микроорганизмы. На дне океанов встречаются хемотрофные бактерии, получающие энергию за счет окисления химических соединений — водорода, серы, жиров, парафинов и др. Например, сообщества микроорганизмов, живущих в океанических термальных источниках, являются хемоавтотрофами и основными продуцентами океанического дна.

Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли. Поверхностный слой литосферы представлен почвой.

Распространение жизни в литосфере наблюдается до глубины около 4,5 км, где обнаруживаются анаэробные микроорганизмы. Подавляющая часть живых организмов литосферы (до 99 %) обитает непосредственно в почве. Лимитирующим фактором распространения жизни в литосфере является высокая температура.

Биосфера — оболочка Земли, созданная и заселенная живыми организмами. Биосфера как область существования жизни охватывает всю гидросферу до 11 км в глубину, нижнюю часть атмосферы (тропосферу до 20 км в высоту) и верхнюю часть литосферы глубиной до 4,5 км. Лимитирующим фактором распространения жизни в атмосфере является ультрафиолетовое излучение, в литосфере — высокая температура, гидросфера заселена практически полностью.