Структура і межі біосфери. Властивості біосфери.
Біосфера (від грец. Bios - життя і sphaira - куля) - оболонка Землі, склад, структура та властивості якої в тій чи іншій мірі визначаються цією або минулою діяльністю живих організмів.
Термін «біосфера» був вперше введений в науку Е. Зюсом. Біосфера Зюсс - це середовище проживання живих організмів.
Проте, заслуга створення цілісного вчення про біосферу належить В.И.Вернадскому, так як саме він розвинув уявлення і живу речовину як величезної геологічної (біогеохімічної) силі, перетворюючої своє середовище проживання.
За Вернадським, до складу біосфери входять наступні типи речовин:
1. Живе речовина живі організми, що населяють нашу
планету.
2. Відстале речовина - неживі тіла, які утворюються в результаті процесів, які пов'язані з діяльністю живих організмів (породи магматичного і метаморфічного походження, деякі осадові породи).
3. Биогенное речовина - неживі тіла, які утворюються в результаті діяльності живих організмів (деякі осадові породи: вапняки, крейда тощо. А також нафту, газ, кам'яне вугілля, кисень атмосфери і ін.)
4. Біокосна речовина - біокосні тіла, що представляють собою результат спільної діяльності живих організмів і геологічних процесів (грунт, мули, кора вивітрювання та ін.).
5. Радіоактивне речовина - атоми радіоактивних елементів - уран, торій, радій і ін.
6. Розсіяні атоми- окремі атоми елементів, що зустрічаються в природі в розсіяному стані (в такому стані часто існують атоми мікро- і ультрамікроелементів: Mn, Zn, Au, Hg та ін.).
7. Речовина космічного походження - речовина, що надходить на поверхню Землі з космосу (метеорити, космічний пил).
Біосфера має певні межі. Вона займає нижню частину атмосфери, верхні шари літосфери і всю гідросферу. Вглиб Землі живі організми проникають на невелику відстань. У літосфері поширення життя обмежується, насамперед, температурою гірських порід і підземних вод, яка поступово зростає з глибиною і на рівні 1,5-15 км перевищує 100 0 С. Найбільша глибина, на якій в породах земної кори були виявлені живі бактерії, становить 4 км. В океані життя поширена до більш значних глибин і зустрічається навіть на дні океанічних западин в 10-11 км від поверхні.
Лімітуючим фактором проникнення життя вгору є жорстке космічне випромінювання. На висоті 25-30 км більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця поглинає знаходиться тут відносно тонкий шар озону - озоновий екран. Якщо живі організми піднімаються вище захисного шару озону, вони гинуть. Незважаючи на те, що спори бактерій і грибів виявляються до висоти 20-22 км, основна частина аеропланктон зосереджена в шарі до 1 - 1,5 км. В горах межа поширення наземного життя - близько 6 км над рівнем моря.
Біосфера неоднорідна і мозаїчна. Океани і континенти - горизонтальна структурна особливість планети, яка визначає в загальних рисах будову біосфери.
У континентальній області біосфери виділяють наступні підсистеми:
- природні комплекси зі змінним режимом.
Найбільш добре вивчені сухопутні комплекси. У них виділяють такі складні освіти як грунту і кори вивітрювання. Льодові комплекси - це суша, покрита гірськими і покривними льодовиками. Земноводні природні комплекси - представлені річковою мережею, озерами. Природні комплекси зі змінним режимом - це території, де періодично з'являється сніговий покрив, існує вічна мерзлота.
У океанічної області також чітко виділяються наступні підсистеми:
- зі змінним режимом.
Водні природні комплекси - акваторії океану, вільні від льоду протягом усього року.
Льодові природні комплекси - багаторічні морські льоди (Арктика).
Природні комплекси зі змінним режимом - акваторії океану, періодично покриваються льодом.
Океанічна область біосфери характеризується і вертикальною структурою: водно-поверховий ярус, який населяють фотосинтезуючі організми; водно-глибинний ярус; бентосний ярус і муловий ярус.
Між океанічної і континентальної областями виділяється і перехідна область біосфери. Це шельфовая область океану. У шельфовій області виділяються наступні підсистеми:
- земноводні - щодоби заливається під час припливів частина берегової зони (Літоральна зона);
- мілководна - акваторія океану з глибиною близько 200 м;
- льодова - багаторічний припай льоду в Антарктиці і Арктиці;
- змінного режиму - акваторії морів, систематично що покриваються льодом.
У шельфовій області вся товща води населена фотосинтезуючими бактеріями, тому водно-поверховий ярус безпосередньо переходить в донний ярус.
Континентальна область біосфери займає 149,0 млн. Км 2 (133 - сухопутна, 16 - льодова). Океанічна область - 333,0 млн. Км 2 (65,3%). Перехідна (без літоральної) - 28,0 млн. Км 2.
До основних властивостей біосфери відносять такі:
- цілісність і дискретність. Цілісність біосфери обумовлена тісному взаємозв'язку становлять її компонентів. Вона досягається кругообігом речовини та енергії. На розумінні цілісності біосфери грунтуються теорія і практика раціонального природокористування.
- централізованість. Центральним ланкою біосфери виступають живі організми (жива речовина).
- стійкість і саморегуляція. Біосфера здатна повертатися в початковий стан, гасити виникаючі обурення, створювані зовнішніми і внутрішніми впливами, включенням певних механізмів.
- ритмічність. Біосфера проявляє ритмічність розвитку - повторюваність у часі тих чи інших явищ. У природі існують ритми різної тривалості. Основні з них - добовий і річний.
- круговорот речовин і енергозалежність. Біосфера - відкрита система. Її існування неможливо без надходження енергії ззовні, а кругообіг речовин забезпечує невичерпність окремих атомів хімічних елементів.
- горизонтальна зональність і висотна поясність. Горизонтальна зональність - закономірна зміна природного середовища у напрямку від екватора до полюсів. Висотна поясність - закономірна зміна природного середовища з підйомом в гори від їх підніжжя до вершин. Зональні клімат, води суші і океану, процеси вивітрювання, рослинність, грунти, тваринний світ.
- велика різноманітність умов проживання і живих організмів. Ця властивість обумовлена наступними причинами: різними середовищами життя (водної, наземно-повітряної, грунтової, організменной); різноманітністю природних зон, що розрізняються за кліматичними, гідрологічними, грунтовим, біотичних та інших властивостей; наявністю регіонів, що розрізняються за хімічним складом (геохімічні провінції); біологічною різноманітністю живих організмів.