|
Н.М. Чернова, А.М. Былова
Общая экология. Учебник
М.: Дрофа, 2004
Глава 10. Биосфера
10.1. Понятие о биосфере
Идея о влиянии жизни на природные процессы на огромных пространствах
Земли была впервые научно обоснована на рубеже XIX и XX столетий в трудах В. В.
Докучаева, который указал на зависимость типа почвообразования не только от климата,
но и от совокупного влияния растительности и животных. Термин «биосфера»
использовал в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс для обозначения оболочки
Земли, населяемой живыми организмами.
В 20-х годах прошедшего века в трудах В. И. Вернадского было разработано
представление о биосфере как глобальной единой системе Земли, где весь основной
ход геохимических и энергетических превращений определяется жизнью. Идеи В. И.
Вернадского намного опередили состояние современной ему науки и в должной мере
были оценены лишь во второй половине века, после возникновения концепции
экосистем. Большинство процессов, меняющих в течение геологического времени лик
нашей планеты, рассматривали ранее как чисто физические, химические или
физико-химические явления (размыв, растворение, осаждение, гидролиз и
т. п.). В. И. Вернадский впервые создал учение о геологической роли живых
организмов, показав, что деятельность живых существ является главным фактором
преобразования земной коры.
Биосферой В. И. Вернадский назвал ту область нашей планеты,
в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно
подвергается или подвергалась воздействию живых организмов.
Участие каждого отдельного организма в геологической истории Земли
ничтожно мало. Однако живых существ на Земле бесконечно много, они обладают
высоким потенциалом размножения, активно взаимодействуют со средой обитания и в
конечном счете представляют в своей совокупности особый, глобальных масштабов
фактор, преобразующий верхние оболочки Земли.
Значение организмов обусловлено их большим разнообразием, повсеместным
распространением, длительностью существования в истории Земли, избирательным
характером биохимической деятельности и исключительно высокой химической
активностью по сравнению с другими компонентами природы.
Всю совокупность организмов на планете В. И. Вернадский назвал живым
веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную
массу, химический состав и энергию.
Косное вещество, по В. И. Вернадскому, – это
совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не
участвуют.
Биогенное вещество создается и перерабатывается жизнью,
совокупностями живых организмов. Это источник чрезвычайно мощной потенциальной
энергии (каменный уголь, битумы, известняки, нефть). После образования
биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны.
Особой категорией является биокосное вещество. В. И.
Вернадский писал, что оно «создается в биосфере одновременно живыми организмами
и косными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и
других». Организмы в биокосном веществе играют ведущую роль. Биокосное вещество
планеты – это почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых
зависят от деятельности на Земле живого вещества.
Биосфера, таким образом, – это та область Земли, которая охвачена
влиянием живого вещества. С современных позиций биосферу рассматривают как
наиболее крупную экосистему планеты, поддерживающую глобальный круговорот
веществ.
Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфере),
в нижних слоях воздушной оболочки Земли (атмосферы) и в водной оболочке Земли
(гидросфере).
В глубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В
литосфере жизнь ограничивает прежде всего температура горных пород и подземных
вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5-15 км уже превышает 100 °C. В нефтяных месторождениях на глубине 2–2,5 км бактерии
регистрируются в значительном количестве. В океане жизнь распространена на всех
глубинах и встречается даже на дне океанических впадин в 10–11 км от
поверхности, так как температура там около 0 °C. Однако, по В. И. Вернадскому, нижнюю границу биосферы следует проводить еще глубже. Постепенно накапливающиеся в океане
гигантские толщи осадочных пород, происхождение которых связано с деятельностью
живых существ, – это тоже части биосферы (рис. 161). В соответствии с
динамическими процессами в земной коре осадочные породы постепенно вовлекаются
в глубь ее, метаморфизируясь под действием высоких температуры и давления.
Метаморфические породы земной коры, происходящие из осадочных, в конечном счете
также производные жизни.
Рис. 161. Органогенные илы дна океана (но С. А.
Зернову, 1949): 1– глобигерииоиый и 2 – радиоляриевый илы из
Индийского океана; 3 – диатомовый ил с места вблизи края антарктического
льда
Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой
ультрафиолетовой радиации. На высоте 25–27 км большую часть
ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь тонкий слой
озона – озоновый экран. Все живое, поднимающееся выше защитного слоя озона,
погибает. Атмосфера же над поверхностью Земли насыщена многообразными живыми
организмами, передвигающимися в воздухе активным или пассивным способом. Споры
бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20–22 км, но основная часть
аэропланктона сосредоточена в слое до 1–1,5 км. В горах граница распространения
наземной жизни около 6 км над уровнем моря.
10.1.1. Распределение жизни в биосфере
10.1.2. Живое вещество
|
