Учение о биосфере

Биосфера самая крупная глобальная экосистема Земли.

В состав биосферы входят - нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и верхняя часть литосферы Земли, населенные живыми организмами, «область существования живого вещества» (В.И. Вернадский); оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба. Биосфера – самая крупная (глобальная) экосистема Земли – область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. Существует неверное (излишне упрощенное) двухуровневое представление о биосфере как о целом, состоящем лишь из совокупности биогеоценозов. На самом деле биосфера сложена иерархией экосистем и геосистем, ее составляющим.

Биосфера включает организмы (ок. 3 млн. видов), их остатки, зоны атмосферы, гидросферы и литосферы, населенные и видоизмененные этими организмами. В состав биосферы, кроме живого вещества (растительного, животного и микроорганизмов), входят биогенное вещество (продукты жизнедеятельности живых организмов – осадочные породы органического происхождения), биокосное вещество (продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами) и косное вещество (горные породы магматические, вода, а также переработанные и видоизмененные живыми организмами вещества космического происхождения, т.е. космическая пыль, метеориты и т.п.). Кроме того, в состав биосферы входят радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов, и рассеянные атомы, не связанные. Самая существенная особенность биосферы - биогенная миграция атомов химических элементов, вызванная энергией Солнца и выражающаяся в процессах обмена веществ, росте и размножении организмов. Биогенная миграция подчиняется биогеохимическим принципам, сформулированным В.И. Вернадским (1940). Первые представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли сформулировал Ж.Б. Ламарк (1802). Термин «биосфера» ввел в науку австрийский геолог Э. Зюс (1875); современное материалистическое учение о биосфере создано В.И. Вернадским (1926). С точки зрения иерархии уровней организации живой материи и системного подхода, биосфера – это совокупность всех экосистем (биогеоценозов), распространенных в пределах геосфер, с которыми взаимодействует живая оболочка Земли. Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни. Это «поле существования жизни», особенно активной, по новейшим данным, ограничено в вертикальном пределе главным образом высотой около 6 км над уровнем моря, до которой сохраняются положительные температуры в атмосфере и могут жить хлорофиллоносные растения - продуценты (6,2 км в Гималаях). Выше, в эоловой зоне, обитают лишь пауки, ногохвостки и некоторые клещи, питающиеся зернами растительной пыльцы, спорами растений, микроорганизмами и др. органическими частицами, заносимыми ветром (возможно, также выпадающими из стратобиосферы). Еще выше живые организмы попадают лишь случайно (микроорганизмы могут сохранять жизнь в виде спор). Нижний предел существования активной жизни традиционно ограничивают дном океана и изотермой 100°С 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). Таким образом, вертикальная мощность биосферы в океанической области Земли достигает чуть более 17 км, сухопутной – до 12 км.

Все экологические ниши, пригодные для жизни, заняты биосферой. Возникла одновременно с возникновением жизни на Земле, первоначально (около 4 млрд. лет тому назад) в виде примитивных биоценозов (протобиоценозов) в первичном Мировом океане. Около 45 млн. лет назад биосфера начала занимать сушу, где, несмотря на гораздо более жесткие, чем в океане, условия, эволюционировала в направлении максимального видового разнообразия. В результате соотношение числа видов животных и растений в Мировом океане и на суше составило в среднем 1:5. Основным факторами эволюции биосферы являются: абиотические (космические и геологические), биотические (изменчивость, т.е. мутации, наследственность, борьба за существование, естественный отбор), а также антропогенные, особенно в эпоху научно-технической революции, благодаря которым биосфера постепенно переходит в ноосферу. Общая биомасса биосферы составляет около 85‑100 млрд.т., сухого органического вещества, в т.ч. в Мировом океане - 30 млрд. т. Среднегодовая биопродуктивность биосферы - около 150 млрд. т сухого органического вещества, или 4,2·10² Дж/год. Потенциальная биопродуктивность биосферы является основным источником обеспечения человечества продовольствием. Ограниченностью потенциальной продуктивности биосферы и демографический взрыв обусловлен глобальный дефицит (разница между реальной продуктивностью биосферы и потребностью человечества) продовольствия, составляющий по белку более 20%, по количеству калорий – более 40%. В целях комплексного изучения взаимодействия человека и биосферы. ЮНЕСКО разработала (1971) комплексную долговременную программу «Человек и биосфера». Этой проблемой занимаются также Международный союз охраны природы и природных ресурсов, Международный фонд охраны дикой природы, ЮНЕП и др.

Дата добавления: 2014-12-27