2015-05-26
1056
оризонтальных границ у биосферы нет, и речь следует вести только о ее
вертикальной размерности. Верхняя граница распространения жизни в атмосфере определяется, по всей
видимости, не столько низкими температурами, сколько губительным действием
солнечной радиации. Так, пыльца цветковых и голосеменных растений, споры
грибов, мхов, папоротников и лишайников, бактерии и простейшие животные
организмы постоянно или с сезонной ритмикой присутствуют в воздухе. Над сушей
и акваторией в дожде, снеге, в облаках и туманах кроме пыльцы и спор
обнаружены микроорганизмы. Вся воздушная среда представляет собой суспензию
жизнеспособных пыльцы, спор и микроорганизмов, содержание которых уменьшается
с высотой. Интенсивность радиации, создаваемой космическими лучами, на высоте
9 км в десятки раз больше, чем на уровне моря, а на высотах 15-18 км
возрастает уже в сотни раз. Высотное распространение микроорганизмов
ограничивается в основном потоком жесткой ультрафиолетовой радиации Солнца,
убивающей все живое. Можно утверждать, что вся тропосфера, высота которой 8-10 км в полярных
широтах и 16-18 км у экватора, в большей или меньшей степени заселена живыми
организмами, которые находятся в ней либо временно, либо постоянно. Уже в
тропопаузе резко изменяются физические и температурные характеристики
биосферы, в частности прекращается интенсивное турбулентное перемешивание
воздушных масс. Стратосфера, находящаяся выше тропопаузы, вряд ли пригодна
для существования микроорганизмов. Верхний предел биосферы, или поля
существования жизни, довольно ясно просматривается в тропопаузе. Однако
верхний предел занесения спор и микроорганизмов, определяющий “поле
устойчивости жизни” (живые организмы существуют, но не размножаются),
возможен до верхней границы стратосферы.
Таким образом, область распространения живых организмов ограничена в основном
тропосферой. Например, верхняя граница полета орлов находится на высоте 7 км;
растения в горных системах и насекомые в воздушной среде не распространены
выше 6 км; верхняя граница постоянного обитания человека – 5 км,
обрабатываемых земель – 4,5 км, леса в горных системах тропиков не растут
выше 4 км.
Тропосфера представляет собой воздушную среду, в которой осуществляется
только передвижение организмов, нередко при помощи своеобразно
приспособленных для этого органов. Настоящего аэропланктона, постоянно
обитающего и размножающего в воздушной среде, видимо, нет. В противном случае
тропосфера представляла бы собой “кисель”, максимально насыщенный
микроорганизмами. Весь цикл своего развития, включая размножение, организмы
осуществляют только в литосфере и гидросфере, а также на границе воздушной
среды с этими оболочками. Верхние слои тропосферы и стратосферы, в которые возможно занесение
микроорганизмов, а также наиболее холодные и жаркие районы земного шара, где
организмы могут существовать лишь в покоящемся состоянии, называются
парабиосферой. В состав биосферы полностью включается гидросфера – озера, реки, моря и
океаны. В морях и океанах наибольшая концентрация жизни приурочена к
эвфотической зоне, куда проникает солнечный свет. Обычно ее глубина не
превышает 200 м в морях и континентальных пресноводных бассейнах. Именно в
фотобиосфере, где возможен фотосинтез, сосредоточены все фотосинтезирующие
организмы и продуцируется первичная биологическая продукция.
Афотическая зона (меланобиосфера), начинающаяся с глубины 200 м,
характеризуется темнотой и отсутствием фотосинтезирующих растений. Она
представляет собой водную среду обитания активно перемещающихся животных.
Вместе с тем через нее непрерывным потоком опускаются на дно морей и океанов
отмершие растения, выделения и трупы животных.
О нижнем, литосферном, пределе биосферы ясного представления пока нет. В
большинстве работ, посвященных биосфере, указывается, что ее нижний предел на
континентах составляет в среднем 2-3 км. Здесь в условиях низких, по
сравнению с более глубокими слоями, температуры и давления, но при участии
живых организмов (микроорганизмов) и воды, прекращается миграция химических
элементов. Микробиологические исследования свидетельствуют о том, что
микроорганизмы присутствуют также в пластовых водах, омывающих нефть, хотя
сама нефть стерильна.
Под океанами литосферный предел биосферы, вероятно, распространяется на 0,5-1,0
км и, возможно, на 3,0 км ниже дна. Однако существует более обоснованное
предположение, что заселенным микроорганизмами может оказаться только
200-250-метровый слой донных осадков. Достоверно установлено, что микрофлора
обитает в донных осадках мощностью от 5 см (Черное море) до 10-12 м (Тихий и
Индийский океаны) и 114 м (Каспийское море). О более глубоком проникновении
жизни в литосферу, несмотря на интенсивные буровые работы, достоверной
информации нет. Точную массу и объем биосферы установить очень трудно,
поскольку неизвестно точное положение ее вертикальных границ. Можно говорить
только о приближенных значениях этих характеристик. Масса всей биосферы
(атмосфера+гидросфера+литосфера в границах биосферы) составляет 3•109
млрд. т, или 0,05% массы Земли, а объем – 10 млрд. км3, или 0,4%
объема Земли. Ниже литосферной границы биосферы лежит «область былых биосфер», под которой
В.И.Вернадский понимал оболочку Земли, в геологическом прошлом подвергшуюся
воздействию жизни. Ученый отмечал, что земная кора, мощностью в несколько
десятков км, с осадочными породами и гранитной оболочкой когда-то была на
поверхности планеты и входила в состав биосферы. Каменный уголь, нефть,
мрамор, доломит, известняк, мел, железная руда и другие горные породы
осадочного происхождения – свидетели существования жизни в «былых биосферах».
Некоторые ученые (В. А. Ковда, А. Н. Тюрюканов) в состав биосферы включают не
только область жизни, но и другие структуры Земли, генетически связанные с
другим веществом, т.е. «былые биосферы», в настоящее время лишенные жизни.
Такую многослойную оболочку Земли, сформировавшуюся в результате деятельности
живого вещества, предположено было назвать мегабиосферой (от греч. mega –
большой).
Мегабиосфера включает в себя (Лапо, 1987):
а) апобиосферу – верхнюю часть атмосферы Земли выше уровня распространения
форм жизни в состоянии анабиоза;
б) парабиосферу;
в) биосферу;
г) метабиосферу, соответствующую «области былых биосфер» В. И. Вернадского.
В физической географии используется понятие, предложенное
А.А.Григорьевым в 1937 г., — «географическая оболочка», которым обозначается
область взаимодействия лито-, гидро-, био- и атмосферы. Верхнюю границу
оболочки обычно определяют несколько ниже слоя максимальной концентрации
озона – в стратосфере на высоте 20-25 км. Иногда ее вертикальное простирание
сужают или расширяют до мезопаузы на высоте 70-80 км. Нижняя граница
географической оболочки находится в подкорковом слое несколько ниже
«поверхности Мохоровича».
В научных работах, посвященных географической оболочке, биосфера долго
рассматривалась как совокупность живых организмов, или органической материи.
При таком подходе недостаточно полно учитывались особенности биосферы как
планетарного образования. В современном представлении географов понятие
«биосфера» отражает лишь частный, биоцентрический взгляд на географическую
оболочку, которая представляет собой единственную на Земле геосистему
планетарного уровня (Исаченко, 1991).
