Пространственная структура биосферы

       Пространственная структура биосферы

       В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

       Первоначально под всеми этими терминами  подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы.

       Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

       Биосфера (в современном  понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая  находится в непрерывном  обмене с этими  организмами.      

          Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

     Атмосфера

       – наиболее легкая оболочка Земли, которая  граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с  космосом.

       Атмосфера имеет несколько слоев:

     Тропосфера

       Её  верхняя граница находится на высоте 8—18 км, зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара.

       Тропопауза

       Переходный  слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

       Стратосфера

       Слой  атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Достигнув на высоте около 40 км значения около 0 °C, температура остаётся постоянной до высоты около 55 км.

       Стратопауза

       Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении  температуры имеет место максимум около 0 °C.

       Мезосфера

       начинается  на высоте 50 км и простирается до 80—90 км.

       Мезопауза

       Переходный  слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около —90 °C).

       Граница атмосферы Земли

       Принято считать, что граница атмосферы  Земли и ионосферы находится  на высоте 118 километров.

       Термосфера

       Верхний предел — около 800 км. Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха («полярные сияния») — основные области ионосферы лежат внутри термосферы.

       Атмосферные слои до высоты 120 км

       На  долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы.

       В настоящее время считают, что  атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км

     Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).

       Гидросфера

       – водная оболочка Земли. В следствие  высокой подвижности вода проникает  повсеместно в различные природные  образования, даже наиболее чистые атмосферные  воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ. Таким образом область биосферы в гидросфере представлена во всей ее толще.

       Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C.    Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N(азот), P, Si(кремний), которые усваиваются живыми организмами.

       Средняя глубина океана составляет 3800 м, максимальная (Марианская впадина Тихого океана) — 11 022 метров. Около 97 % массы гидросферы составляют соленые океанические воды, 2,2 % — воды ледников, остальная часть приходится на подземные, озерные и речные пресные воды.

       В общем виде принято деление гидросферы на Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. В гидросфере впервые зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу.

     Литосфера

       – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича (нижняя граница земной коры, на которой происходит резкое увеличение скоростей продольных сейсмических волн). Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

       Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

        Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. Т.о. в количественном отношении земная кора – это “царство” кислорода, химически связанного в ходе геологического развития земной коры.