Что такое биосфера и каковы ее границы - Биосфера и научно-технический прогресс - ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Представление о том, что живые существа нашей планеты взаимодействуют с внешней средой и изменяют ее, возникло давно. Термин “биосфера” предложил в 1875г. австрийский геолог Э. Зюсс в связи с изучением геологических оболочек планеты Земля. Учение о биосфере создал русский ученый-геохимик академик В. И. Вернадский. Первая его книга “Биосфера”, в которой излагались основы учения, была опубликована в 1926 г. в Ленинграде. В. И. Вернадский назвал биосферой ту оболочку Земли, в формировании которой живые организмы играли и играют основную роль. Биосфера — оболочка Земли, населенная живыми организмами, активно ее преобразующими. Вообще В. И. Вернадский различал семь типов веществ, среди которых:

1) живое вещество, образованное совокупностью организмов;

2) биогенное вещество, создаваемое в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, торф каменный уголь, нефть и др.);

3) косное (неживое) вещество, образуемое без участия живых организмов;

4) биокосное вещество — результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почва и др.).

Главная роль в геохимических и энергетических процессах, протекающих в биосфере, отводится живому веществу. Живое вещество, по В. И. Вернадскому, — совокупность всех живых организмов планеты, в данный момент существующая, численно выраженная в элементарном химическом составе, массе, энергии. Это вещество активно, так как связано с окружающей средой биогенным потоком атомов при осуществлении процессов питания, дыхания, размножения. Таким образом, жизнедеятельность организмов — это мощный геологический процесс планетарного характера. Миграция химических элементов из организма в среду и обратно осуществляется непрерывно. Эта миграция была бы невозможной, если бы элементарный химический состав организмов не был близок химическому составу земной коры. В. И. Вернадский писал: “Организм имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему”.

Благодаря растениям, осуществляющим процесс фотосинтеза, в биосфере создаются сложные органические молекулы с большими запасами заключенной в них энергии. Таким образом, живое вещество выступает в качестве аккумулятора и трансформатора связанной лучистой энергии Солнца. В перемещении энергии принимают участие все живые организмы благодаря их размножению и росту. Скорость размножения, по В. И. Вернадскому, — это скорость передачи в биосфере геохимической энергии.

Элементарной структурной и функциональной единицей биосферы является биогеоценоз, т.е. сообщество популяций разных видов, взаимодействующих друг с другом (биоценоз) и с неорганической средой обитания (биотопом). Именно в биогеоценозе организмы и среда способны осуществлять биологический круговорот веществ— основу бесконечности жизни на планете. В ходе осуществления биологического круговорота ограниченным запасам химических веществ придано свойство бесконечного, так как они находятся в непрерывном круговом обращении. Круговорот веществ в виде биогеохимических циклов — необходимое условие существования на земном шаре экологической системы планетарного масштаба — биосферы. Весь круговорот веществ, совершаемый в масштабах биосферы, поток энергии, проходящий через нее, обязан одному источнику — Солнцу. Между величинами поступающей солнечной энергии и количеством образуемого живого вещества установилась тесная зависимость. Таким образом, неразрывная связь планеты и организма имеет не только качественную, но и количественную сторону. “Планета и организм неразрывно количественно связаны”, — писал В. И. Вернадский. В. И. Вернадский заложил основы современных научных и философских представлений о планетарном и космическом значении жизни, о взаимосвязи и взаимодействии живой и неживой природы.

Протяженность биосферы в пределах трех оболочек Земли — литосферы, гидросферы и атмосферы — неодинаковая. Так, в литосфере — верхнем твердом слое Земли — область биосферы не опускается ниже 3—4 км. Наибольшая плотность живого вещества в литосфере отмечается в поверхностном слое земной коры — в почве. Гидросфера представляет собой совокупность океанов, морей, озер, рек и ледяных покровов. Она образует прерывистую водную оболочку Земли. Живые организмы населяют всю толщу Мирового океана, вплоть до максимальных ее глубин; однако наибольшее их количество приходится на поверхностные слои и прибрежье. В атмосфере — воздушной оболочке Земли, имеющей мощность 3 тыс. км, область биосферы охватывает лишь ее нижний слой — тропосферу. Физическим пределом распространения жизни в атмосфере является нижняя граница озонового слоя, т.е. 15 км. Таким образом, наибольшая концентрация живого вещества отмечается в зонах контакта и активного взаимодействия всех трех оболочек Земли.