Биосфера – живая оболочка Земли
Биосферой называется оболочка Земли, населенная живыми существами. Биосфера включает в себя верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы (до озонового слоя).
Верхняя граница биосферы условна. Микроорганизмы могут заноситься с восходящими потоками воздуха на большие высоты, но выше озонового слоя органической жизни в принципе быть не может, поскольку там присутствует во всей полноте коротковолновая часть ультрафиолетового излучения Солнца, губительная для всего живого. Пока что микроорганизмы удавалось обнаруживать в воздухе на высоте 18 км, но можно допустить, что потоки воздуха могут забросить их и выше.
Нижняя граница биосферы находится в литосфере, на глубине примерно 4 км. Ниже уровня 4 километров жизнь в литосфере невозможна, поскольку температура среды там приближается к 100 °C, а при 100 °C вода, основной компонент всех клеток, переходит в пар и происходит денатурация белков[39]. В среднем считается, что температура литосферы увеличивается на 1 °C при погружении на каждые 30–40 метров. На больших глубинах в литосфере обитают бактерии-анаэробы, то есть такие бактерии, которым для жизнедеятельности не нужен содержащийся в воздухе кислород. Может возникнуть вопрос – каким образом эти бактерии внедряются в толщу горных пород, образующих литосферу? Но на деле эти бактерии обитают не в самой толще литосферы, а в подземных водах и нефтяных залежах.
В отличие от атмосферы и литосферы, гидросфера полностью заселена живыми организмами. В воде, как в пресной, так и в соленой, на любой глубине, при любых температурах существует жизнь. Даже числе на глубине 10–12 км на дне. Но основная масса живых организмов заселяет верхний слой гидросферы в пределах до 200 метров от поверхности воды, потому что именно до такой глубины способен проникать сквозь воду солнечный свет, служащий источником энергии для растений. Если нет света, то нет и большинства видов растений, которые служат источником питания для животных. Возникает вопрос – что же тогда служит источником питания на дне Мирового океана? Останки мертвых организмов и экскременты живых, оседающие на дно. Останки и экскременты служат пищей для не хищных жителей глубин, а те, в свою очередь, служат пищей для хищных.
Организмы биосферы в настоящее время подразделяются на восемь царств: животные, растения, грибы, бактерии, вирусы, протисты, археи, хромисты. Совокупность организмов разных видов, проживающих на одной территории и связанных между собой и с окружающей их неживой природой обменом веществ и энергии называют биогеоценозом.
Биогеоценоз – это структурная единица биосферы нашей планеты. Биосферу можно представить как мозаичный шар, собранный из кусочков – биоценозов.
Общая масса организмов, приходящаяся на единицу площади земной поверхности или на единицу объема местообитания, называется биомассой.
Биомассу Земли, то есть общую массу живых организмов нашей планеты, в настоящее время считают равной примерно 2,5×1012 тоннам. Это 25 миллионов миллиардов тонн. Биомасса распределена в биосфере неравномерно. Подавляющее большинство живых организмов сосредоточено близ земной поверхности в воздушной среде, а также в водах до глубины 100–150 м (преимущественно – на глубинах до 50 м). На больших высотах в атмосфере и глубоко внутри земной обитают только микроорганизмы.
В гидросфере животный мир преобладает над растительным. 94 % биомассы гидросферы составляют животные и только 6 % – растения. На суше же все наоборот – 99,2 % биомассы составляют растения, а на долю всех остальных (животных, грибов, микроорганизмов) остается всего 0,8 %.
В биосфере постоянно происходит биологический круговорот (круговорот веществ и энергии). Из минеральных веществ литосферы, газов атмосферы, воды гидросферы и с поглощением солнечной энергии создается органическое вещество. После гибели организма это вещество распадается на минеральную, газовую и водную составляющие. Процесс распада сопровождается выделением энергии. Таким образом, вещества попадают из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Круговорот веществ между живой и неживой материей является одной из наиболее характерных особенностей биосферы, позволяющей рассматривать биосферу и биогеоценозы в качестве комплексных систем, объединяющих живую и неживую природу.
С биологическим круговоротом не следует путать пищевые цепи, поскольку это совершенно разные понятия. Биологический круговорот представляет собой круговорот веществ и энергии в природе, а пищевая цепь – это ряд организмов, в котором каждое предыдущее звено служит пищей для последующего. В пищевой цепи также перенос веществ и энергии при поедании одного организма другим, но ее нельзя называть круговоротом, поскольку круговорот замкнутый, а пищевая цепь – линейна. Она начинается с организма, производящего собственную пищу из первичного источника энергии (растение, использующее для фотосинтеза солнечную энергию), и заканчивается высшим хищником (то есть таким, которые не служат пищей другим хищникам).
Изображать пищевую цепь в виде замкнутой окружности неправильно. Растение может использовать в процессе своей жизнедеятельности вещества, образовавшиеся при разложении останков высшего хищника. Но ведь растение не питается непосредственно высшим хищником, а в пищевой цепи подразумевается поедание организма предыдущего звена организмом последующего звена.
