Биосфера представляет собой уникальную оболочку нашей планеты, где сосредоточена вся жизнь. Её границы определяются распространением живых организмов — как современных, так и существовавших в прошлом. Эта сложная система объединяет всё живое, включая растения, животных, бактерии и вирусы, а также окружающую их среду обитания, создавая единый и взаимосвязанный комплекс.
Структура и состав биосферы
Биосфера охватывает несколько ключевых слоёв Земли: нижнюю часть атмосферы (тропосферу), всю гидросферу (водную оболочку) и верхнюю часть литосферы (земной коры), простираясь на глубину до 1,5–10 км, где температура пород не превышает +100°C. Наиболее насыщена жизнью приповерхностная зона и гидросфера. Существуют природные образования, такие как почвы и илы, где живые организмы настолько многочисленны, что их доля почти сравнима с неживой, минеральной частью. Эти образования называют биокосными телами. По сути, вся биосфера является глобальным биокосным телом, но распределение жизни в ней крайне неравномерно: от практически безжизненных ледников до кишащих организмами тропических лесов, почв и илистых отложений.
Жизнь за пределами и геологическая работа биосферы
Жизнь не строго ограничена рамками биосферы. Микробы, споры растений и органические молекулы обнаруживаются высоко в стратосфере, а теоретически могут даже покидать Землю. Однако за пределами биосферы они существуют лишь в неактивной, «спящей» форме. Внутри же биосферы жизнь не просто присутствует — она выполняет колоссальную геологическую работу. Следы этой деятельности видны на протяжении всей истории планеты. За миллиарды лет накопились огромные массы горных пород биогенного происхождения, сформировались месторождения полезных ископаемых, таких как уголь, нефть и фосфориты. Практически все осадочные горные породы и многие метаморфические породы образовались в биосфере или под её влиянием, поэтому земную кору часто называют областью былых биосфер, или палеобиосферой.
Живое вещество и его продуктивность
Совокупность всего живого на планете, по определению академика В. И. Вернадского, составляет живое вещество. Его общая масса, или биомасса, оценивается примерно в 2000 млрд тонн сухого вещества. Хотя это всего лишь малая доля массы земной коры, живое вещество обладает уникальным свойством — способностью к воспроизводству и обновлению. В идеальных условиях некоторые организмы, например инфузория-туфелька или диатомовая водоросль, демонстрируют феноменальную скорость размножения. В природе эти процессы сдерживаются ограниченными ресурсами и условиями среды. Ежегодно живое вещество производит около 250 млрд тонн биологической продукции (в сухом весе). Эта величина, называемая продуктивностью, в глобальном масштабе может казаться незначительной, но, накапливаясь за миллиарды лет, общая произведённая биомасса многократно превышает массу земной коры.
Биогеохимические круговороты
Активность жизни делает её мощнейшим геологическим фактором. Живые организмы постоянно перемещают огромные массы вещества в процессе, называемом биогеохимическим круговоротом. Наиболее активно в эти круговороты вовлекаются ключевые для жизни элементы: кислород, углерод, азот, фосфор, сера и вода. Интенсивность процессов колоссальна: например, всё живое вещество планеты «пропускает через себя» всю воду Земли примерно за 2 миллиона лет, весь атмосферный кислород — за 2 тысячи лет, а углекислый газ — всего за 300 лет. Таким образом, за историю планеты живое вещество многократно переработало основные газы атмосферы, воду и значительную часть минералов земной коры. Изучением этой деятельности занимается наука биогеохимия.
Энергетический источник и влияние человека
Движущей силой всех биогеохимических процессов является солнечная энергия. Несмотря на то что зелёные растения в процессе фотосинтеза улавливают менее 1% солнечной радиации, поступающей на Землю, эта энергия в десятки раз превышает мощность всех других планетарных источников энергии. Однако в последние тысячелетия на Земле появилась новая мощная сила — человечество с его технической деятельностью (техногенезом). Вмешательство человека часто приводит к негативным изменениям в биосфере: расширению пустынь, уничтожению лесов, эрозии почв и другим нарушениям.
Охрана биосферы
Охрана биосферы — это комплекс жизненно важных мер, направленных на поддержание устойчивости всей живой оболочки планеты. От успеха этих мероприятий зависит будущее как жизни на Земле в целом, так и человеческой цивилизации. В нашей стране охрана природы закреплена на законодательном уровне (см. Охрана природы). Каждый из нас должен руководствоваться простым, но фундаментальным правилом: не наносить вред природе, сохраняя хрупкое равновесие биосферы для будущих поколений.