Основні компоненти біосфери та її межі

Уявлення про склад біосфери були викладені В.І.Вернадським у праці "Хімічна будова біосфери Землі і її оточення": "Речовина її (біосфери. — авт.) складається із семи глибоко різнорідних природних частин, геологічно невипадкових".

По-перше, із сукупності живих організмів, живої речовини, розсіяної в міріадах особин.

По-друге, з біогенної речовини — джерела потужної потенціальної енергії (кам'яне вугілля, бітуми, вапняки, нафта тощо).

Біогенна речовина утворюється і перероблюється життям, сукупностями живих організмів. Це джерело надзвичайно потужної потенціальної енергії (кам’яне вугілля, бітуми, вапняки, нафта). Після утворення біогенної речовини живі організми в ній малодіяльні.

По-третє, з косної речовини — твердої, рідкої, газоподібної (камінь, вода, повітря), у відтворенні якої не беруть участі живі організми.

По-четверте, біокосної речовини, яка створюється одночасно живими організмами і косними процесами, являючи собою динамічні зрівноважені системи перших і других. Такою є вся океанська і майже вся річна вода біосфери, ґрунт, кора вивітрювання і т.п.

По-п'яте, з речовини, яка перебуває в радіоактивному розпаді. Останні десятиліття випробування ядерної зброї й аварії на атомнихелектростанціях підтвердили наявність у живій і неживій природі великої кількості елементів радіоактивного розпаду.

По-шосте, з речовини, просякнутої розсіяними атомами, які безпосередньо утворюютьсяіз різних земних речовин під впливом сонячного випромінювання.

По-сьоме, з речовини космічного походження (космічний пил, метеорити тощо).

Отже, речовина біосфери В.І.Вернадським розподіляється за де кількома ознаками: за походженням (земна, космічна ), характером речовини (жива, нежива), за характером вихідної речовини (біогенна, косна), за радіоактивністю, за ступенем дисперсності (розсіяні атоми).

Сучасне життя поширене у верхній частині земної кори(літосфері), у нижніх шарах повітряної оболонки Землі(атмосфері) і у водній оболонці Землі(гідросфері).

В 1931 р. вийшла стаття В.І.Вернадського "Про межі біосфери". Проте слід нагадати, що вчений до цієї проблеми звернувся ще в 1926 р. Однак тоді наука ще не нагромадила достатньої кількості інформації, яка б дала повну відповідь на питання: де проходять межі біосфери? Наприклад, не підтвердилося передбачення вченого про заселення усієї осадної оболонки Землі бактеріальним життям. Відомо, що розподіл мікроорганізмів у підземних водах, а значить, і нижня межа біосфери на континентах визначається двома факторами: температурою води і концентрацією в ній мінеральних солей. Живі бактерії можуть існувати у водах із температурою до 100°С, тоді як активна їхня життєдіяльність проявляється на межі близько 80°С. Крайня межа соляного розчину — 270 г/л, що в 10 разів перевищує концентрацію води океану.

В глибину Землі живі організми проникають на невеликі відстані. В літосфері життя обмежує перш за все температура гірських порід та підземних вод, яка поступово підвищується з заглибленням і на рівні 1,5 – 15 км вже перевищує 100^оС. Найбільша глибина, на якій в породах земної кори були виявлені бактерії, складає 4 км. У нафтових родовищах на глибині 2 -2,5 км реєструються бактерії у значних кількостях.

Передбачення В.І.Вернадського про повсюдне поширення життя в океані до самого його дна збулося. Однак це підтвердилося через декілька десятків років — у 1960 р., коли батискаф "Трієст" із Жаком Піккаром і Доном Уолшем торкнувся дна Маріанської западини на глибині 10919 м від точки занурення. Акванавти на великій глибині побачили життя, про яке В.І.Вернадський тільки догадувався: "Повз батискаф пропливали плоскі риби, завширшки в долоню, на дні лежала червона креветка. Поверхня дна була покрита якимись горбочками, напевно, створеними живими організмами. Океан виявився заселеним до самих великих своїх глибин", — пише А.В.Лаппо.

В океані життя зустрічається навіть на дні океанічних западин за 10-11км від поверхні, так як температура там близько 0^оС. Однак, за В.І.Вернадським, нижню межу біосфери слід проводити ще глибше. Велетенські товщі осадових порід, що поступово накопичуються в океані, й походження яких пов’язане з діяльністю живих організмів, - це також частини біосфери. У відповідності з динамічними процесами в земній корі осадові породи поступово занурюються в її, глибину, метаморфуючись під дією високих температур і тиску. Метаморфічні породи земної кори, що походять з осадових, в кінцевому результаті є також похідними життя.

Верхня межа життя в атмосфері визначається збільшенням з висотою рівня ультрафіолетової радіації. На висоті 25-27км більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця поглинає тонкий шар озону – озоновий екран. Все живе, що піднімається вище захисного шару озону, гине. Атмосфера ж над поверхнею Землі насичена різноманітними живими організмами, що пересуваються в повітрі активним чи пасивним способом. Спори бактерій і грибів виявляють до висоти 20-22 км, але основна частина аеропланктону зосереджена в шарі до 1-1,5км. В горах межа поширення наземного життя близько 6км над рівнем моря.

Аналізуючи наведені дані про нижню і верхню межі біосфери, а також фізико-хімічні умови, що їх визначають, А.В.Лаппо (1970) виділяє три групи життєзабезпечуючих факторів.

По-перше, це достатня кількість вуглекислого газу і кисню. На Гімалаях, наприклад, зелений покрив обмежений висотою 6200 м, де парціальний тиск вуглекислого газу нижчий, ніж на поверхні моря. Однак і там життя не припиняється: його підтримують деякі види павуків і комах, які живляться органічними рештками, занесеними сюди вітром.

По-друге, достатня кількість вологи, яка забезпечує нормальний хід ферментативних процесів.

По-третє, сприятливий термічниий режим, який виключає або надто високі температури (зумовлюють звертання білка), або надто низькі (припиняють роботу ферментів). Найживучішими є прокаріоти — бактерії і ціанобактерії, їх можна зустріти в льодовиках Арктики, в скельних породах Антарктики, в гарячих джерелах з температурою до 98°С, а в підземних водах — і при 100^о С.

Таким чином, потужність біосфери за вертикаллю в океанах охоплює всю товщу води і незначну донну плівку життя, а на континентах — тонкий надземний і потужний підземний шар. Уся земна поверхня нашої планети належить до біосфери, виключаючи, можливо, окремі високогірні ділянки, вкриті льодовиками, та безводні пустелі.

Дата добавления: 2014-10-15