Общеизвестно, что жизнь сосредоточена в трех традиционно выделяемых геосферах: в атмосфере, в гидросфере, а также на и в литосфере (ее верхних слоях). Соответственно подразделение биосферы – аэробиосфера (населенная аэробионтами), гидробиосфера (с гидробионтами) и геобиосфера (ее населяют геобионты). Жизнь сосредоточена на земной поверхности, в подземных водах. Биоценозы над водой и на ней в пленке поверхностного натяжения практически не существуют. Они либо внутриводные, плейстонные, либо сухопутно-водные, но не строго воздушно-водные как у границы сред на суше, где формируется обширная фитосфера, образованная толщей наземной растительности (рисунок 5.1). На воде и над нею живут лишь отдельные организмы, например, насекомые типа водомерок, птицы, отчасти киты и морские змеи, некоторые растения. Однако птицы для гнездования нуждаются хотя бы в небольших участках суши или в растительности мелководий, растущей на твердом субстрате и поднимающейся сквозь воду в воздушную среду. Киты, змеи и другие аналогичные организмы появляются на водной поверхности только на относительно короткое время для пополнения запасов атмосферного воздуха. Поверхностноводные насекомые и растения очень малочисленны.
|
|
Рисунок 5.1 – Структура биосферы (по Н.Реймерсу)
Фитосфера – наиболее продуктивный слой на суше вместе с освещенными слоями гидросферы (ее фотосферой). На поверхности суши образовалась террабиосфера. Но жизнь проявляется, хотя и не столь явно, как на поверхности, в глубинах литосферы и особенно в подземных водах. Эту часть биосферы предлагается назвать литобиосферой (с литобионтами). Жизнь в глубинных слоях литосферы (глубже 1 км, ниже кислородной границы), особенно в ее водах, можно обозначить термином теллуробиосфера (лат. tellus, telluris – земля). Ниже подземные воды не содержат свободного кислорода, поэтому не населены организмами-аэробами. Эта граница расположена на глубине нескольких сотен, максимум до тысячи метров от поверхности Земли.
Существует немало видов, особенно животных, обитающих только в подземных водах — стигобионтов, или троглобионтов. Они населяют пещерные водоемы и пластовые воды. Часть этих организмов проникли в пещеры и там приспособились к новым условиям существования или живут как под землей, так и в поверхностных водах. В жизни подземных существ нет никаких ритмов. Они растут, размножаются, бывают активны круглогодично. Литобиосфера действительно особый мир жизни.
Жизнь может существовать, хотя бы теоретически, и глубже. В гидротермах дна океана на глубинах в 3 км при 800С обнаружены «белые курильщики», хемосинтезирующие бактерии, морские губки, ежи, кораллы, крабы и др., и давлении около 300 атмосфер и при 250°С «черные курильщики», в основном хемосинтезирующие бактерии, и др. организмы. Вода не кипит из-за высокого давления (пределы жизни ограничены точками превращения воды в пар и сворачивания белков). Перегретая жидкая вода обнаружена в литосфере до глубины 10,5 км, так что теоретически там могут существовать и организмы. Глубже 25 км, по оценкам, должна существовать критическая температура в 460°С, при которой при любом давлении вода превращается в пар, и жизнь невозможна. Глубже расположен слой эволюционно биогенной литосферы без признаков современной активной жизни — метабиосфера. Ниже гранитного слоя нет ни современного, ни геологически прошлого воздействия жизни или оно нацело стерто глубинными процессами. Тут расположена абиосфера планеты как космического тела.
|
|
Вверх от поверхности Земли простирается разреженная жизнь аэробиосферы, в нижнем слое тропобиосферы она представлена не только микроорганизмами и вирусами, главным образом живущими в капельках атмосферной влаги, но и многочисленными представителями животного и растительного миров, поднимающимися с поверхности земли и растительного покрова. Тут обычны биогенные вещества – биолины, фитонциды и др. Дальше вне слоя положительных температур лежит относительно тонкий слой альтобиосферы (лат. altus – высокий). Здесь жизнь возможна лишь благодаря прямой солнечной инсоляции, температура среды не поднимается выше 0° С.
Над альтобиосферой расположен слой случайного заноса организмов и их спор, не способных к активному метаболизму из-за низкой температуры, малого атмосферного давления и воздействия космического излучения и коротковолновой части солнечного спектра. Выше слои атмосферы лишены жизни, но могут содержать биогены. Функциональное сложение аэробиосферы недостаточно ясно. Медики указали на практически важные миграции в аэробиосфере вирусов и микробов.
Гидробиосфера намного лучше изучена. С точки зрения учения о биосфере и существующих потоков энергии в гидробиосфере можно выделить освещенную часть – фотосферу, слой слабого освещения – дисфотосферу и афотосферу, лишенную света.
Видимо, под дном океана, в его базальтах жизнь отсутствует. Следовательно, можно предположить, что максимальные глубины проявления жизни на суше ограничены, по В. И. Вернадскому, изотермой 100° С (по современным данным, возможно, более высокой температурой). По глубине, согласно сведениям, полученным при бурении Кольской сверхглубокой скважины, это приблизительно 5–6 км. Фактически живые микроорганизмы обнаружены в буровых скважинах на глубинах до 4 км, а микробиологические останки – до 7 км. В пределах океана распространение жизни наблюдается до его наибольших глубин – около 11 км.
Вверх от поверхности Земли жизнь с активным обменом веществ идет от изотермы 0° С или чуть более низкой температуры преимущественно до 6 км по вертикали. Таким образом, собственно биосфера, или эубиосфера – слой активной жизни, занимает на суше толщину максимум в 12 км, а в пределах океана 17 км по вертикали. Эти числа значительно меньше, чем предполагалось раньше (20–22 км и даже более).