Понятие о биосфере

Круг жизни

3500000000 лет назад в первоначальном океане Земли под воздействием ультрафиолетового и проникающего излучения, а также электрических грозовых разрядов началось образование первых органических соединений - "органического бульона", по выражению академика А.И. Опарина. С ростом его концентрации некоторые органические молекулы, объединяясь, стали образовывать коацерватных капли, изолированные от окружающей среды, которые использовали элементы этого раствора для увеличения своего размера. Так возникли молекулы, способные самовоспроизводиться, - это означало рождение Жизни.

Первые организмы питались окружающим их органическим раствором, однако настало время, когда его запасы начали иссякать, а свободного кислорода - лучшего окислителя - практически не было, и первые организмы вынуждены были получать энергию через процесс брожения. Однако этот малоэффективный процесс требовал большого количества пищи, и жизнь была обречена на голодную смерть. Единственная возможность преобразования конечного вещества в бесконечную - включение ее в круговорот. Поэтому в результате естественного отбора образовались фотосинтезирующие организмы, которые не питались готовой органическим веществом, а создавали ее сами, используя солнечный свет для преобразования углекислого газа, минеральных солей и воды. В процессе этого способа питания высвобождался кислород, который, во-первых, способствовал появлению многоклеточных представителей животного мира, которые нуждаются в энергии из готовых органических веществ путем их окисления, и, во-вторых, создал защиту от пагубного для белковых соединений воздействию ультрафиолетового излучения , поскольку некоторая часть свободного кислорода превратилась в озон, является мощным его поглотителем. Таким образом живые существа получили возможность выйти из воды, которая защищала их от воздействия излучения по суше и постепенно распространились по всей планете.

Так образовался замкнутый круг взаимосвязанных и взаимно-приспособленных организмов и процессов, среди которых нет ни одного лишнего, поскольку каждый выполняет свою функцию: отходы жизнедеятельности одного является условием жизни другого.

Животные не могли бы питаться и дышать без помощи растений. Однако и растения без животных очень быстро погибли бы, так как некому было бы перерабатывать и раскладывать образовавшуюся органику на воду, углекислый газ и минеральные соли, предотвращая засорение планеты отмершими остатками и воспроизводя запасы питательных веществ для новых поколений растений. Живые организмы также участвуют в общем круговороте веществ в природе и формировании планеты.

Итак, животные и растительные организмы своей деятельностью при жизни и биомассой после смерти миллиарды лет создавали и совершенствовали условия, благоприятные для существования, то есть биосферу, прежде чем появился человек, который через несколько сотен тысяч лет стала разрушать ее своей неразумной деятельностью.

На основании трудов В.И. Вернадского и его последователей используется определение биосферы как общепланетного оболочки, в состав которой входят нижние слои атмосферы, гидросфера и верхние слои литосферы. ее состав и строение обусловлены современной и прошлой жизнедеятельностью всей совокупности живых организмов. Она является следствием взаимодействия живых и неживых компонентов, аккумуляции и перераспределения в ней огромного количества энергии. Это термодинамически открыта, самоорганизующаяся, саморегулирующаяся, динамично уравновешена, устойчива, мозаичная (досиметрична), глобальная система.

К понятию "биосфера ** (от греч, bios - жизнь + sphairo - сфера, шар) близко подошел французский биолог Ж.Б. Ламарк (1802). Но сам термин" биосфера ** впервые применил австрийский геолог Э. Зюсс (1875) . Он же выделил биосферу как отдельную оболочку Земли, охваченную жизнью, которая включает части атмосферы, гидросферы и литосферы. Живые существа (растения, животные, микроорганизмы) существуют на поверхности Земли, в ее атмосфере, гидросфере и верхней части литосферы, в целом составляя пленку жизни (сферу) на нашей планете. Верхняя граница биосферы достигает 85 км над поверхностью Земли. На таких высотах (в стратосфере) во время запусков геофизических ракет в пробах воздуха обнаружены споры микроорганизмов. Нижняя граница биосферы достигает глубин литосферы, где температура составляет 100 ° С (в молодых складчатых участках - это примерно 1,5-2 км и на кристаллических щитах - 7-8 км).

Итак, среда обитания живых организмов на Земле называют биосферой (сферой жизни).

Верхняя граница биосферы, по В.И. Вернадским, является лучевой, а нижняя - термической. Лучевая граница обусловлена наличием жесткого коротковолнового излучения, от которого жизнь на Земле защищает озоновый слой, термическая - наличием высоких температур и находится на суше в среднем на глубине 3-3,5 км от земной поверхности. Таким образом, общая толщина этой земной оболочки должна была бы составлять несколько десятков километров (рис. 1.4).

Интересные обобщения по поводу параметров биосферы приводит Ф.Я. Шипунов (1980). По его данным, наибольшую толщину биосфера имеет тропических широтах - 22 км, наименьшую - на полярных - 12 км. Приблизительная масса биосферы составляет 8 • +1024 г, а объем - 10 • +1024 см3, в том числе литосферы -

Схема расположения биосферы среди других геосфер

Рис. 1.4. Схема расположения биосферы среди других геосфер (по шипа новым, 1080)

0,6 • 1024 см3, гидросферы -1,4 • 1024 см3 и тропосферы - 8 • 1024 см8. Приблизительная масса биосферы составляет 0,05% массы Земли, а объем - 0,4% объема Земли, включая до последнего атмосферу толщиной 2000 км от уровня геоида. Структуру биосферы и ее окружения приведены на рис. 1.5.

Структура биосферы и ее окружения

Рис. 1.5. Структура биосферы и ее окружения (по Назаровым, +1074)

Процессы, происходящие в биосфере и в окружающем его планетному среде, порождаются и поддерживаются, с одной стороны, космическими, а с другой - земными факторами, связанными с особенностями Земли как планеты (напряженность гравитационного и магнитного полей, особенности ее вещества, излучения и т.п.). Взаимодействие этих двух факторов создает единое образование - систему Земли (Шипунов). Биосфера является структурной частью сложной планетной системы. И если ее живое вещество формирует для себя благоприятная среда существования и развития - биосферу, то последняя превращает свое планетное среду таким образом и в таких размерах, чтобы иметь максимальную устойчивость своей структурной организации. Поэтому биосферу нужно рассматривать не только как область развития живого вещества на Земле, но и как сферу, трансформирует свое близкое окружение в неотъемлемое от нее экологическое планетное среду.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >