3. 5 Биосфера

Биосфера – оболочка Земли, населенная живыми организмами. Согласно Вернадскому, биосфера – это «область существования живого вещества»; самая крупная (глобальная) экосистема Земли, сфера взаимодействия живого и косного вещества на планете. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (тропосферу и нижнюю стратосферу, расположенную ниже озонового экрана), всю гидросферу и верхнюю часть литосферы, т. е. кору выветривания, имеющую мощность обычно 30–60, иногда 100–200 км и более. Основные факторы становления и развития биосферы: 1) живые организмы; 2) вода; 3) ветер. Обобщенные свойства биосферы: 1) присутствие органического вещества; 2) наличие воды в жидком состоянии; 3) аккумуляция солнечных лучей.

Наличие биосферы – важнейшая особенность Земли как планеты. Состав, строение и энергетика биосферы в общих чертах обусловлены деятельностью живых организмов. Границы ее понимаются различно, в зависимости от подхода к ее изучению. Наиболее полно значение этой оболочки выявлено в учении о биосфере, созданном В. И. Вернадским.

Биосфера включает в себя не только область приповерхностного сосредоточения современной жизни, но и части других геосфер, в которые проникает живое вещество и которые преобразованы в результате его былой деятельности. Таким образом, биосфера объединяет не только живые организмы, но и всю среду их современного и былого обитания. По В. И. Вернадскому, эта «сфера жизни» объединена биогенной миграцией атомов. Живое вещество реально проявляется в виде отдельных (дискретных) живых организмов, различающихся составом, строением, образом жизни и принадлежащих к различным видам. На Земле существует (по разным данным) от 1,2 до 2 млн. видов животных и растений. Из них на долю растений приходится примерно ¹/₄ или ¹/₃ общего числа видов. Из животных по числу описанных видов первое место занимают насекомые (около 750 000), второе – моллюски (по разным данным, от 40 000 до 100 000), затем идут позвоночные (60 000–70 000 видов). Из растений на первом месте – покрытосеменные (по разным данным, от 150 000 до 300 000 видов), затем грибы (от 70 000 до 100 000 видов).

Числом видов растений и животных измеряется богатство флоры и фауны. Однако обилие видов еще не означает обилия особей, так же как и бедность флоры и фауны видами может сопровождаться чрезвычайным обилием особей. Поэтому для характеристики растительности и животного мира, в отличие от флоры и фауны, пользуются понятиями биомассы (общей массы организмов) и биологической продуктивности – способности организмов к воспроизводству биомассы в единицу времени (на единицу площади или объема местообитания). По биомассе организмы распределяются иначе, чем по числу видов: биомасса растений на суше значительно больше, чем животных.

Биосфера как область наблюдаемой на Земле максимальной изменчивости условий и состояния вещества включает твердое, жидкое и газообразное вещество и имеет мозаичное строение, в основе которого лежат различные биогеоценозы – комплексы живых организмов и неорганических компонентов, взаимосвязанных обменом веществ и энергии. Это – единая организованная система, способная к саморегулированию.

Вещество биосферы неоднородно по структуре. Оно делится на живое (организмы), биогенное (созданное живыми организмами), биокосное (результат совместного действия биологических и неорганических процессов) и косное (неорганическое). Геологическая роль живого вещества проявляется в ряде биогеохимических функций. Через посредство живых организмов (главным образом через фотосинтез) солнечная энергия вводится в физико-химические процессы земной коры, а затем перераспределяется через питание, дыхание и размножение организмов, вовлекая в процесс большие массы косного вещества.

Живые организмы распространены во всех доступных им областях Земли, близких к областям термодинамической устойчивости жидкой воды (за исключением, по-видимому, областей перегретых подземных вод), и в ряде областей с температурой ниже 0 °С. Условия среды, в которых возможно проявление жизнедеятельности организмов, – поле устойчивости жизни – расширяется с возрастанием ее приспособляемости в ходе эволюции. Границы биосферы расширялись в процессе эволюции Земли не только за счет прямой приспособляемости организмов к более суровым условиям, но и за счет создания защитных оболочек, внутри которых возникают особые условия, отличающиеся от условий окружающей среды. Этот процесс наибольший размах принял с появлением человека, который способен существенно расширять сферу своего обитания.