1. Определение и структура биосферы

Согласно современным представлениям, биосфера - этосвоеобразная оболочка земли, содержащая всю совокупность живыхорганизмов и ту часть вещества планеты, которая находится внепрерывном обмене с этими организмами.

По физическим природным условиям биосфера может бытьподразделена на три среды: атмосферу, гидросферу и литосферу.

Атмосфера - газообразная оболочка планеты, состоящая из смесиразличных газов, водяных паров и пыли. Через атмосферу осуществляетсяобмен веществ Земли с Космосом. Земля получает космическую пыль и

метеоритный материал теряет самые легкие газы: водород и гелий.Атмосфера земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца,определяющей тепловой режим поверхности планеты, вызывающейдиссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов.Атмосферу делят на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу,экзосферу. Обширная область разряженной верхней атмосферы состоитпреимущественно из ионов. Эта область обозначается как ионосфера.Большая часть массы атмосферы имеет относительно однородный азотно-кислородный состав. В тропосфере во взвешенном состоянииприсутствуют также твердые и жидкие частицы, которые, как правило,называются аэрозолями. Принято выделять постоянные и переменныекомпоненты атмосферы в зависимости от длительности их пребывания ватмосфере. Таким примером является вода, находящаяся в атмосфере вразных формах и концентрациях. В то же время такое подразделениесоставных частей атмосферы является относительным, так как в течениедлительных интервалов времени все компоненты атмосферы оказываютсяпеременными.

Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород,аргон и углекислый газ.

Одним из важнейших компонентов атмосферы является озон. Егообразование и разложение связаны с поглощением ультрафиолетовойрадиации Солнца, которая губительна для живых организмов. Дляобразования озона необходимы свободные атомы кислорода, которыевозникают при разложении молекул кислорода под воздействием квантовизлучения в ультрафиолетовой области.

Озон образуется при столкновении:О + О2 =Оз

В то же время озон поглощает ультрафиолетовую радиацию,разлагаясь на молекулярный и атомный кислород. Основная масса озонарасполагается на высотах 10-25 км с максимальной концентрацией навысотах 22-24 км. Озоновый слой (часто применяют термин "озоновыйжран") имеет исключительно важное значение в сохранности жизни наЗемле.

Гидросфера - совокупность всех вод Земли: материковых(глубинных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных.Как особая водная оболочка Земли, здесь рассматриваются воды,находящиеся на поверхности планеты - материковые и океанические.Вследствие высокой подвижности воды проникают повсеместно вразличные природные образования. Они находятся в виде паров и облаковв земной атмосфере, формируют океаны и моря, существуют взамороженном состоянии в высокогорных районах континентов и в видемощных ледяных панцирей покрывают полярные участки суши.Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя

подземные воды. Вода способна растворять в себе многие вещества, всвязи с этим воды гидросферы можно рассматривать в качествеестественных растворов разной степени концентрации.

Гидросфера находится в тесной зависимости с литосферой(подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и живым веществомбиосферы, в которое она входит в качестве обязательного компонента.

Подавляющая часть массы природных вод (94 %) - это водыМирового океана, представляющего собой уникальную природнуюсистему. Здесь происходит грандиозный процесс обмена и трансформацияэнергии и вещества нашей планеты. Различные физические, химические ибиологические процессы объединяются, образуя единую природу океана -древнейшую область биосферы Земли. Со времени образования океанапротекало изменение его природы под воздействием различныхприродных процессов: солнечного излучения, геологических игеохимических факторов и, что весьма важно, под влияниембиологических процессов. Биологические процессы проявлялись ипроявляются в развитии живых организмов, в усвоении солнечной энергиии накоплении свободной энергии в самих телах организмов, вбиологической продуктивности и осадкообразования на всей площади днаМирового океана, в формировании различного рода органических илов.

Литосфера - верхняя "твердая" оболочка Земли, постепеннопереходящая с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества.Включает земную кору и верхнюю мантию Земли. Мощность литосферы -50-100 км, в том числе земной коры - до 75 км на континентах и 10 км поддном океана.

Химический состав земной коры определяют немногие элементы.Всего лишь восемь элементов - кислород, кремний, алюминий, железо,кальций, магний, натрий и калий слагают основную ее массу. Ведущим инаиболее распространенным элементом является кислород, составляющийедва ли не половину массы земной коры (47,3 %) и 92 % ее объема. Онпрочно связан химически с другими элементами в главныхпородообразующих минералах. Земная кора сложена горными породамиразличного типа и различного происхождения. На осадочные породыприходится 9,2 %, на метаморфические - 20 % и на магматические - 70,8 %.Поверхность континентов на 80 % занята породами осадочными, аокеаническое дно - почти полностью свежими осадками как продуктамисноса материала континентов и деятельности морских организмов. Земнаякора первоначально возникла" как продукт выплавления материалапервичной мантии, который в дальнейшем был существенно переработан вбиосфере под влиянием воздуха, воды и деятельности организмов.Континентальная часть земной коры в течение длительной геологическойистории находилась в ту или другую эпоху в области биосферы, чтоналожило свой отпечаток на облик, состав и распространенность

осадочных горных пород, и сосредоточенных в них месторожденийполезных ископаемых в виде угля, нефти, горючих сланцев, кремнистых икарбонатных пород, связанных в прошлом с жизнедеятельностьюорганизмов. Поэтому континентальная земная кора имела и имеет прямоеи косвенное отношение к биосфере.

Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полемсуществования жизни (В.И.Вернадский, 1926). Всю совокупностьорганизмов на планете В.И.Вернадский назвал живым веществом,рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу,химический состав и энергию.

Косное вещество, по В.И.Вернадскому, совокупность тех веществ вбиосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют.

Биогенное вещество создается и перерабатывается жизнью,совокупностями живых организмов. Это источник чрезвычайно мощнойпотенциальной энергии (каменный уголь, битумы, известняки, нефть).После образования биогенного вещества живые организмы в неммалодеятельны.

Особой категорией является биокосное вещество. В.И.Вернадский(1926) писал, что оно "создается в биосфере одновременно живымиорганизмами и косными процессами, представляя системы динамическогоравновесия тех и других". Организмы в биокосном веществе играютведущую роль. Биокосное вещество планеты, таким образом, - это почва,кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят отдеятельности на Земле живого вещества. Следовательно, биосфера - это таобласть Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. Жизнь наЗемле - самый выдающийся процесс на ее поверхности, получающийживительную энергию Солнца и вводящий в движение едва ли не всехимические элементы таблицы Менделеева.