Розділ 7 ГЛОБАЛЬНА ЕКОЛОГІЯ (ВЧЕННЯ ПРО БІОСФЕРУ)

Поняття про біосферу

Структура біосфери. Жива речовина. Розподіл життя у біосфері

Жива речовина. Геохімічна робота живої речовини

Енергетичний баланс біосфери. Зміни енергетичного балансу біосфери, пов'язані з діяльністю людини

Біогеохімічні цикли. Кругообіг важливих хімічних елементів у біосфері. Антропогенний вплив на природні цикли основних біогенних елементів

Стабільність біосфери. Ноосфера, управління біосферою

7.1. Поняття про біосферу

7.2. Структура біосфери. Жива речовина. Розподіл життя у біосфері

Важливою особливістю біосфери є її злитість з іншими геосферами Землі. Біосфера розміщена в межах атмосфери, гідросфери та частини літосфери. Загальна протяжність біосфери за радіусом Землі складає близько 40 км. Вона простягається від нижньої частини озонового екрана атмосфери, що розташований на висоті 20—25 км над рівнем моря, до верхньої частини гірських порід суші та дна Світового океану. Нижня межа простягання біосфери лежить на 23 км вглиб суші та на 1—2 км нижче дна океану (рис. 7.1).

Основна маса живої речовини, наявність якої відрізняє біосферу від інших геосфер, зосереджена в порівняно невеликому прошарку — біостромі. Біостром лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водойм. У цій зоні знаходиться 98% всієї живої речовини планети.

Рис 7.1 Біосфера та її межі.

Біосфера сформована з різних речовин. За В.І. Вернадським, виділяють шість головних речовин біосфери:

Розглянемо основні компоненти біосфери більш детально. Жива речовина. За останніми оцінками, жива речовина складає 18x10і1 тонн. K.M. Ситник і С.П. Вассер (1992) вважають, що на Землі існують 1447609 видів живих організмів. На думку інших дослідників, їх набагато більше, можливо 80 млн видів. Повнота виявлення живих організмів неоднакова в різних царствах. Види судинних рослин виявлені на 80%, мохів — на 70%, водоростей — на 50%, грибів — тільки на 1—10% , членистоногих — на 3—20%, монер — на 15—20% та вірусів усього на 5%.

Унікальна роль живої речовини в біосфері полягає в її високій біогеохімічній активності. Жива речовина автотрофних організмів здійснює поглинання сонячної енергії та її перетворення в енергію хімічних зв'язків. Сукупна біогеохімічна активність живої речовини призвела до значної зміни газового складу атмосфери, в результаті чого атмосфера відновного типу перетворилася в атмосферу окислювального типу зі значним вмістом кисню. За рахунок діяльності біосфери на Земній кулі сформувався озоновий екран, який перехоплює більшу частину жорсткого космічного випромінювання та створює сприятливі умови життя на поверхні планети. Жива речовина змінила гірські породи та сприяла появі нових видів (вапняки та ін.). Життєдіяльність рослин, тварин та мікроорганізмів спричинила появу ґрунту. Жива речовина планети є ініціатором та рушієм біогеохімічних циклів речовин. Велике значення в цьому має розмноження організмів, яке В.І. Вернадський називав "розтіканням" живої матерії, її "прагненням до всюдності".

У 1931 р. вийшла стаття В.І. Вернадського "Про межі біосфери". Проте слід нагадати, що вчений до цієї проблеми звернувся ще в 1926 році, однак тоді наука ще не нагромадила достатньої кількості інформації, яка б дала вичерпну відповідь на запитання: 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 отже, 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. 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. Сьогодні можна стверджувати, що океанічна межа біосфери перебуває на глибині близько 11 км. Повітряні потоки підіймають і переносять міріади мікроорганізмів, вірусів, які живуть, головним чином, у краплях вологи. Тут можна зустріти пилок, спори і насіння рослин, тут є звичними біогенні речовини — біоліни і фітонциди. Тут вирує життя, особливо в його товщі від декількох метрів від поверхні суші чи води до приблизно 50—300 м. Цю частину атмосфери М.Ф. Реймерс (1994) вважає екотоном між террабіосферою і гідробіосферою, з одного боку, і тропосферою — з іншого. Ту частину тропосфери, куди лише спорадично підіймаються перелітні птахи, зграї сарани чи якісь скупчення комах, автор відносить до тропобіосфери. Над останньою поза шаром позитивних температур лежить відносно тонкий шар альтобіосфери (з лат. "альту с" — високий).

Тут, де температура середовища не піднімається вище 0°С, життя можливе лише завдяки прямій сонячній інсоляції.

Аналізуючи наведені дані про нижню і верхню межі біосфери, а також фізико-хімічні умови, що їх визначають, вчені виділяють 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.