1.2. Границы биосферы

В.И. Вернадский в книге «Биосфера» писал: «Пре­делы биосферы обусловлены, прежде всего, полем суще­ствования жизни».

Современные исследования показывают, что верхняя граница распространения живых организмов определя­ется губительным действием радиации. Низкие темпе­ратуры верхних слоев тропосферы, напротив, оказывают защитное действие, так как жизнеспособность микроор­ганизмов сохраняется дольше при низких температурах. Так называемый аэропланктон в большей или меньшей степени населяет всю тропосферу. Но уже в тропопау­зе происходит резкое изменение температуры, давления, средней скорости частиц, теплопроводности, вязкости, теплоемкости. Совокупность физических свойств среды на этих высотах такова, что микроорганизмы вряд ли могут существовать в этих условиях. Таким образом, по-видимому, верхний предел биосферы – верхние слои тропосферы, может быть – тропопауза.

Ясного представления о нижнем пределе биосферы до сих пор нет. Возможно, что на континентах нижний предел существования жизни находится где-то на глу­бине 2–3 км. Именно на таких глубинах обнаружены пур­пурные тионово-кислые бактерии, использующие свобод­ный кислород, выделяющийся при разложении воды нефтяных месторождений под влиянием γ-излучения радия. А также термофильные сульфат-восстанавливающие бактерии, существующие при t ~ 104 °С.

Под океанами предел биосферы распространяется на глубине 0,5–1 км от дна.

В «Очерках геохимии» (1934) В.И. Вернадский дал схему оболочек земного шара (рис. 1)

.

Ионосфера

Стратосфера

Тропосфера

Педосфера

Биосфера Кора выветривания

Стратисфера

Метаморфическая оболочка

Гранитная оболочка

Основная базальтовая оболочка

Рис. 1. Оболочки Земли

В этих пределах поля су­ществования жизни – биосферы – и происходит непре­рывное воздействие живого вещества на все природные процессы.

3. Структура биосферы

Океаны и континенты – это горизонтальная структурная особенность планеты, определяющая в общих чертах строение биосферы. Но, конечно же, структура биосфе­ры гораздо сложнее. Г.Д. Рихтер (1969) предложил в основу классификации природных подразделений био­сферы положить структуру их вертикальной ярусности.

В учении о биосфере используют понятие «природ­ный комплекс» в смысле определённого ее подраз­деления – подсистемы. Выделяют следующие природ­ные комплексы первого ранга: континентальный и океанический.

Наиболее крупными подразделениями в этой классифика­ции являются следующие отделы природных комплексов:

1) наземные;

2) водные;

3) ледовые;

4) переменного режима с систематической и перио­дической сменой ярусной структуры.

В континентальной области биосферы выделяют сле­дующие природные комплексы второго ранга:

1) сухопутные;

2) земноводные;

3) ледовые;

4) с переменным режимом.

Наиболее хорошо изучены сухопутные комплексы. В них выделяют такие сложные образования, как почвы и коры выветривания. Ледовые комплексы – это суша, покрытая горными и покровными ледниками. Земновод­ные природные комплексы представлены речной сетью, озерами. Именно здесь обычно наиболее благоприятная обстановка для развития живого вещества. Природные комплексы с переменным режимом – это территории, где периодически появляется снежный покров, существует вечная мерзлота.

В океанической области также четко выделяются природные комплексы второго ранга:

1) водные (акватории океана, свободные ото льда в течение всего года);

2) ледовые (многолетние морс­кие льды (Арктика));

3) с переменным режимом (ак­ватории океана, периодически покрывающиеся льдом).

В океанической области выделяют также 3 фазовых яруса – твердый, жидкий и газообразный. Океаническая область биосферы характеризуется и вертикальной структурой: водно-поверхностный ярус, который населя­ют фотосинтезирующие организмы; водно-глубинный ярус; бентосный ярус и иловый ярус.

Между океанической и континентальной областями выделяется и переходная область биосферы (шельфовая область океана). В шельфовой области различа­ют следующие природные комплексы:

1) земноводные – ежесуточно заливаемая во время приливов часть береговой зоны (литеральная зона);

2) мелководные – акватория океана с глубиной око­ло 200 м;

3) ледовая – многолетний припай льда в Антарктике и Арктике;

4) переменного режима – акватории морей, система­тически покрывающиеся льдом.

В шельфовой области вся толща воды населена фотосинтезирующими бактериями, поэтому водно-поверх­ностный ярус непосредственно переходит в донный ярус.

Континентальная область биосферы занимает 149 млн. км² (из них 133 млн. км² – сухопутная, 16 млн. км² – ледовая). Океаническая область занимает 333 млн. км² (65,3 %). Переходная (без литораль­ной) – 28 млн. км².

Таким образом, рассмотрев структуру биосферы, при­ходим к выводу, что одна из основных особенностей био­сферы – ее неоднородность, мозаичность.