13. Биосфера. Структура и границы биосферы
Биосфера (от гр. bios — «жизнь», spharia – «шар») – оболочка Земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов, населяющих поверхность суши, почву, нижние слои атмосферы и гидросферу. Понятие «биосфера» в науке появилось во второй половине XIX в. и в буквальном смысле означало учение о существовании живых организмов на Земле. Становление учения о биосфере связано с именами таких выдающихся естествоиспытателей, как Ж. Ламарк, А. Гумбольдт, В. В. Докучаев, К. А. Тимирязев, Н. И. Вавилов, В. Н. Сукачев, А. П. Виноградов и др.
Термин «биосфера» для обозначения области земной поверхности, населенной жизнью был впервые введен австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г.
Основоположником современных представлений о биосфере является советский академик В. И. Вернадский (1863–1945).
Биосфера – самая крупная (глобальная) экосистема Земли.
Границы биосферы охватывают полностью гидросферу (водную оболочку Земли) до глубины 12 км и нижний слой атмосферы высотой до 15 км. Нижняя граница биосферы в литосфере проходит, как считают, на глубине до 5 км. Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. По новейшим данным «поле существования жизни», ограничено в вертикальном пределе высотой около 6 км над уровнем моря, где сохраняются положительные температуры в атмосфере и могут жить хлорофиллоносные растения-продуценты (6,2 км в Гималаях).
Выше (в эоловой зоне), обитают лишь пауки и некоторые клещи, питающиеся зернами растительной пыльцы, спорами растений, микроорганизмами и другими органическими частицами, заносимыми ветром.
Выше эоловой зоны живые организмы могут попасть только случайно (микроорганизмы могут сохранять жизнь в виде спор). Нижний предел существования активной жизни традиционно ограничивают дном океана и изотермой 100 °C в литосфере, расположенными соответственно на отметках около 11 км и, по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове – около 6 км (фактически жизнь распространена в литосфере до глубины 3–4 км).
Максимальная толщина биосферы составляет 33–35 км, так как ее границы на материках не опускаются ниже 11 км и не поднимаются выше наибольших плотностей озонового экрана (22–24 км).
Теоретически пределы биосферы намного шире и определяются критическими температурами, при которых вода переходит в пар (при любом давлении) и происходит денатурация белков, а при данных условиях жизнь невозможна. Для биосферы важно:
1) присутствие живого вещества;
2) наличие значительного количества жидкой воды;
3) восприятие мощного потока энергии солнечных лучей;
4) присутствие поверхностей раздела между веществами, находящимися в трех фазах: твердой, жидкой и газообразной.