Биосфера её структура, границы

Тема : БИОСФЕРА, ЕЕ СТРУКТУРА, ГРАНИЦЫ

1. Ближе всех к пониманию биосферы подошел Ж. Б. де Шевалье Ла-марк, хотя термин "биосфера" предложил австрийский геолог Эдвард Зюсс в 1875 году при описании геологии Альп в его знаменитой книге "Лик Земли". Содержание этого термина было дано весьма схематично.

Однако создал учение о биосфере ученый с энциклопедическими знаниями, геохимик по образованию, основатель биохимии, профессор минералогии Московского университета Владимир Иванович Вернадский. Свои идеи о биосфере он изложил в работе "Биосфера", вышедшей в 1926 г. Дальнейшая разработка концепции биосферы отражена в ряде работ: "Очерки геохимии" (1927), "Химическое строение биосферы Земли и ее окружения" (1965), "Живое вещество" (1978). Биосферу В. И. Вернадский определяет как наружную область Земного шара, граничащую с Космосом, сосредоточившую в себе жизнь в различных формах ее проявления (латентном и активном), пронизывающую всю гидросферу, верхние слои литосферы и нижние слои атмосферы, в которой происходит аккумуляция, трансформация световой энергии и совершается геохимическая работа. В определении понятия особое внимание следует обратить на следующие основные положения:

1. Оболочка планеты, состоящая из живых организмов, контакт с Космосом, 1-я граничная поверхность.

2. Живая оболочка, пронизывающая в той или иной степени географические сферы, 2-я граничная поверхность.

3. Живая оболочка как энергетический канал, улавливающий световую энергию (и космическую пыль) и связывающий этим Землю с Космосом.

4. Живая оболочка - аккумулятор энергии и преобразователь ее в геохимическую работу.

Биосфера, как считает В. И. Вернадский, сразу возникла как система, состоящая из примитивнейших безъядерных (прокариотических) организмов - прокариот. Однако одни из них питались готовыми органическими веществами - это были гетеротрофные бактерии. Другие же могли использовать энергию химических связей для созидания органического вещества. Такие организмы названы хемотрофами. Вместе они и создали систему пищевой (трофической) зависимости или биологический круговорот. Время возникновения круговорота, а следовательно, жизни все дальше отодвигается в глубь веков. Ранее считалось, что архей -древнейшая эра жизни (2,8 млрд лет назад), сейчас же говорим о катархейской эре (уже 3,8 млрд лет назад). Для В. И. Вернадского же жизнь на Земле - геологически вечное явление. На сегодняшний день "стало очевидным, что геологическое развитие земной коры и развитие жизни - единый процесс, и, вероятнее всего, только в таком единстве этот "биологический" процесс и может существовать как таковой" (акад. Сидоренко и др., 1980). И только эта круговерть жизни - биологический круговорот, все более увеличивающийся, усложняющийся, и обусловливает развитие биосферы на протяжении многих миллиардов лет на нашей планете.

И в сущность биосферы проникнуть не так-то просто. В самой биосфере еще можно выделить своеобразный энергетический сгусток (пласт) или тело ее, которое принято называть биостромой. Именно она и осуществляет всю гигантскую работу по преобразованию лика нашей планеты. Это, собственно, совокупность всех живых организмов планеты, названная В.И.Вернадским живым веществом, о чем подробнее будет сказано ниже. Важно то, что это живое вещество (растения, животные, грибы) на построение своего тела (стромы) извлекало и извлекает из окружающей среды (абиотического круговорота) химические (в основном биофильные) элементы (табл. 2).

Элементный состав звездного и солнечного вещества при сопоставлении с составом растений и животных (Виноградов, 1957)

Земля тесными узами связана с Космосом. На нее ежегодно опускается около 2,5 млн тонн космической пыли (т. е. на 1 км2 выпадает 0,5-1,0 кг/год). К этому надо добавить и около 0,5 млн тонн метеоритов, а значит, железа, углеродистых веществ и т. д. Но и Земля не остается в долгу! Ежегодно недра Земли выбрасывают около 1 млн тонн газов, 10 млрд тонн пепла, бомб, лавы, что поступает не только на поверхность нашей планеты, но и в космические просторы. Все эти потоки вещества вместе с химическими элементами частично вовлекаются в биологический круговорот, уходя на построение тела конкретного организма (сосны, крапивы, бабочки или бегемота и т. д.). Другими словами, жизнь изменяет свое окружение, пронизывая различные географические сферы. Но как глубоко она их пронизывает, а следовательно, и преобразует?

Прежде всего нужно помнить, что жизнь на Земле существует в двух формах: в активной и скрытой (латентной). Латентная форма жизни распространена значительно шире. Формами латентного состояния у животных могут быть цисты (у простейших), икринки, яйцо, а у растений - споры, семена, покоящиеся почки. Латентное состояние расширяет рамки жизни. Это парадокс! Замирание жизни ведет к ее расширению, растеканию (по В. И. Вернадскому). В этом - проявление закона диалектики - закон единства и борьбы противоположностей. Границы жизни зависят от различных параметров.

Говоря о распространении жизни в биосфере, необходимо остановиться отдельно на двух резко различных группах - автотрофных и гетеротрофных организмах. Автотрофные организмы не зависимы в своем питании от других организмов: они используют солнечные лучи или энергию химических связей неорганических соединений как источник энергии и минеральные вещества как источн