Глава 7
УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ (БИОСФЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ)
7.1. Определение биосферы
Планета Земля является уникальным явлением в солнечной системе. В тонком слое, окружающем планету, непрерывно взаимодействуют воздух, вода, почва и живые организмы, образуя биосферу. Биосфера представляет собой высший уровень организации и иерархии живых систем.
Биосфера – это глобальная экосистема, совокупность всех живых организмов и их экологической среды в пределах планеты Земля.
Термин «биосфера» впервые ввел в науку австрийский ученый Э.Зюсс (1873). Выдающаяся роль в создании учения о биосфере принадлежит русскому ученому – академику В.И.Вернадскому. Он стал основоположником научного направления – биогеохимии, которое легло в основу учения о биосфере. В своем классическом труде «Биосфера» (1926) В.И.Вернадский придал понятию «биосфера» статус глобальной экологической системы, в которой все живые организмы взаимодействуют между собой и с окружающей средой, что оказывает огромное влияние на планетарные геохимические и энергетические процессы. В.И.Вернадский называл биосферой оболочку Земли, в формировании которой живые организмы играли и играют основную роль. Он подчеркивал, что пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни.
Биосфера является непрерывной планетарной оболочкой жизни. Это самая крупная экосистема Земли. По современным данным, поверхность биосферы равна 5,10065 * 108 км2.
Общая мощность (толщина) биосферы порядка 1/320 радиуса Земли и 1/325 радиуса атмосферы. Это характеризует ее как тонкую пленку на поверхности Земли, существующую в очень узких пределах изменений температуры, давления, газового состава, влажности, солнечной радиации. Но именно биосфера превращает Землю в уникальное по своим свойствам небесное тело.
7.2. Структура биосферы и ее границы
Биосфера – это сложная экологическая система, область взаимодействия живого и косного вещества на планете. В.И.Вернадский различал в биосфере 3 сферы жизни: 1 - часть атмосферы, 2 – гидросферу, 3 - верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии. Биосфера имеет границы, обусловленные распространением жизни.
Атмосфера – газовая оболочка Земли. Состоит в основном из азота (78%) и кислорода (21%), кроме того, в атмосфере присутствуют углекислый газ, озон, аргон, водород, гелий, криптон, неон, метан, пары воды и другие газы.
Атмосфера имеет четко выраженное слоистое строение. В ее состав входят тропосфера, стратосфера, мезосфера, ионосфера. Общая масса атмосферы равна 5,9 * 1015 т, причем 9/10 массы атмосферы сосредоточено ниже 16 км, то есть в тропосфере. На слои выше 48 км приходится около 1/10 всей массы воздуха.
Тропосфера – это нижний слой атмосферы, который простирается до высоты 8-10 км в полярных широтах и до 16-18 км в тропиках. В тропосфере сосредоточена почти вся масса наземных живых организмов. В тропосфере протекают физико-химические процессы, оказывающее огромное влияние на состояние погоды и климат планеты. К ним относятся: поглощение солнечной радиации, круговорот воды, циркуляция атмосферы.
Стратосфера располагается над тропосферой на высоте 50-60 км от поверхности суши. Этот слой атмосферы очень разрежен, в нем с высотой постепенно уменьшается содержание кислорода и азота, но возрастает – водорода, гелия и др. На высоте 25-30 км от поверхности Земли в стратосфере находится озоновый экран – «щит Земли», который поглощает и частично отражает губительное ультрафиолетовое излучение Солнца. Озоновый слой влияет также на тепловые условия у поверхности Земли и основные физические процессы в тропосфере.
Ионосфера (или термосфера) расположена на высоте 80-800 км. Ионосфера в основном образована ионами, продуктами разрушения атомов космическими лучами. На высотах 150-600 км температура в ионосфере повышается до 1500оС, вследствие ионизации возникает свечение, которое на Земле наблюдается в виде полярного сияния.
Самая верхняя, сильно разреженная часть атмосферы называется экзосферой. Температура здесь достигает 2000оС. В экзосфере газы пребывают в атомарном состоянии. Экзосфера переходит в межпланетное пространство.
Атмосфера не вся заселена жизнью. Распространению жизни препятствует чрезвычайно активная ультрафиолетовая радиация Солнца. УФ-лучи очень коротких волн (160-180 Гц) практически полностью уничтожают любое проявление жизни. Граница биосферы в атмосфере находится на высоте 25-30 км, где располагается озоновый слой, поглощающий около 99% вредных для жизни УФ-лучей. Наиболее заселен приземный слой атмосферы (<100 м – 1,5 км). Верхняя граница жизни расположена в среднем на уровне 5-6 км над уровнем моря. Зафиксированы разовые высокие поднятия в атмосфере спор микроорганизмов и грибов (до 9-13 км). Птицы временно поднимаются на большие высоты. Так, кондор в разведывательном полете поднимается в высоту до 7 км. На высоте 5882 м (вершина горы Чимбароко в Чили) обнаружены мухи. Некоторые хищные птицы парят близ вершин Эвереста на высоте 7540 м. Орлы поднимаются на высоту до 3 км, бабочки – до 6,4 км, пауки – до 6,7 км, тли – до 8,2 км.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.