6.1. Понятие о биосфере, ее границах и функционировании

Термин биосфера ввел в науку известный австрийский геолог

Э.              Зюсс в 1875 г. вместе с названиями других оболочек Земли — гидросфера, литосфера, понимая ее как тонкую пленку жизни на земной поверхности.

разующие низменности, холмы, долины и горы, являются исключительно продуктами животных и растений, которые существовали на этих участках поверхности земного шара”. Эти слова были сказаны почти за сто лет до Зюсса, но не были восприняты в свое время и надолго забыты.

Как отмечал академик Б. С. Соколов (1983 г.), к созданию учения о биосфере вели многие пути, но нужен был такой крупнейший натура лист. как В. И. Вернадский , чтобы на перекрестке этих путей за “покровом живых существ” увидеть “живое вещество" планеты, непрерывность его потока, понять его роль в геохимической структуре биосферы (рис. 6.1). “Развитое В. И. Вернадским учение о биосфере как о пронизанной, преобразованной и постоянно преобразуемой организмами оболочке земного шара -- одно из крупнейших обобщений естествознания XX века”, - писал видный биолог современности М. С. Гиляров.

Основы учения о биосфере изложены Вернадским в книге “ Биосфера”, вышедшей в 1926 г. Однако он продолжал разрабатывать его до конца жизни, и более полно и современно оно представлено в “главной книге жизни " Владимира Ивановича, нс законченной им и вышедшей уже после его смерти, — “Химическое строение биосферы Земли и ее окружения” (1965 г.).

Под биосферой Вернадский понимал область, концентрическую оболочку, занятую живым веществом, которая охватывает часть литосферы и атмосферы и всю гидросферу.

К концу жизни Вернадского его представления о пределах биосферы немного изменились. Если раньше в биосферу включалась только тропосфера, т. е. приземный слой атмосферы, то в 1942 г. в обзоре представлений об оболочках Земли, и в частности о биосфере, под влиянием новых фактов верхняя граница биосферы была проведена им в стратосфере на высоте 22 км, до озонового слоя. В этом обзоре Вернадский с сожалением отметил, что имеется “резкое расхождение между теми представлениями, которыми мы руководствуемся в нашей научной работе, и теми, которые преподаются в нашей школе, даже в высшей, и которые проникают в популярную литературу... Школа и популярная литература в этой области отстают от основ современной научной работы надесятки лет. Несомненно,такое

положение вредно для нашей культуры, оно должно быть изжито возможно быстрей”.

По мере удаления от поверхности в глубь Земли плотность жизни и разнообразие видов умен ьшаются.Проник- новению организмов в глубь л и тосфе р ы п ре п ятству ют те м - пературы, превышающие 100°С Ограничивающим фактором распространения микроорганизмов в подземных водах является также концентрация минеральных солей: воды с минерализацией свыше 270 г/л безжизненны. Живые клетки организмов обнаружены при бурении скважин в подземных водах на глубине 1500-2000 м, в нефтеносных водах еще глубже - на 4500 м.

Что касается донных осадков Мирового океана и внутриконти- нентальных водоемов, то здесь нижняя граница распространения живых организмов определяется содержанием в среде кислорода: в Черном море в зоне сероводородного заражения осадки безжизненны уже в толше 5 см; в Тихом и Индийском океанах осадки заселены микрофлорой до глубины 10-12 м; на Каспии микрофлора обитает не менее чем на 114 м ниже поверхности морскогодна (Лапо, 1987).

В науки о Земле и жизни концепция биосферы входила трудно и медленно. Настоящий перелом начался во второй половине 60-х— 70-х гг. XX в. В биологию понятие о биосфере вошло в 60-х гг., одновременно с системным подходом и развитием экологии. В геологии же даже в конце 70-х гг. еще выходили учебники, где слово “биосфера” вообще не упоминалось.

Однако с ростом интереса к биосфере в литературе стало появляться все больше определений биосферы, довольно резко уклоняющихся от представлений В. И. Вернадского. Так, В. Л. Ковдой и А. Н. Тюркжановым в Большой советской энциклопедии (БСЭ) в 1970 г. дано определение, согласно которому биосфера включает не только

Рис. 6.2. Схема строения биосферы (по: Стугрен, 1972 из: Новиков. 1979).

1 - ультрафиолетовые лучи, 2 - граница снега, 3 - почва и эдафон, 4 - пещерные животные, 5 - нефтяные бактерии

область жизни, т. е. зону сгущения жизни, по и другие структуры Земли, генетически связанные с живым веществом, как прошлым, так и современным. Она охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы (Ковда, Тюрюканов, 1970). Резко критиковавший это определение Н. Б. Вассоевич (1977) писал, что биосфера из области существования живых организмов превратилась в область распространения биогенных продуктов.

Для Вернадского биосфера всегда была областью современной жизни. В последней своей статье "Несколько слов о ноосфере” он

писал, что биогенные породы составляют огромную часть массы биосферы, но вместе с тем они “идут далеко за пределы биосферы ’. Гранитную и метаморфическую оболочки он располагал за пределами биосферы, в области “былых биосфер”. Точно так же, видя в озоновом экране продукт биосферы и выражение ее организованности, он не включал его в биосферу.

Между тем предложенное в БСЭ определение стало распространяться в литературе, вытесняя определение, отвечающее идеям Вернадского. Оно вошло в учебники по эволюционной теории, по общей физической географии, по биогеографии (Второв, Дроздов, 1978), фитоценологии (Работнов, 1975), экологии (Радкевич, 1978, 1998; Чернова, Былова, 1981, 1988).

Вассоевич, пытаясь найти компромисс между привычным определением в духе Вернадского и новым, стремящимся очертить границу распространения биогенных продуктов, предложил всю область распространения продуктов жизни, простирающуюся дапеко за пределами собственно биосферы, называть мегабиосферой (именно ей отвечает определение, данное в БСЭ). Внутри нее, согласно А. В.Лапо (1987), кроме собственно биосферы — поля существования жизни — может быть выделена зона, случайно проникая в которую организмы не теряют жизнеспособности, но остаются в недеятельном состоянии (состоянии анабиоза), - парабиосфера (греч. para — возле). Над ней до верхних границ атмосферы располагается апобиосфера (греч. аро — без) — безжизненная зона распространения газообразных продуктов жизни. Под биосферой в литосфере находится область былых биосфер — метабиосфера, где ныне живые организмы не встречаются (греч. meta — между, после, через). Таким образом, мегабиосфера — многослойная оболочка Земли, сформированная в результате деятельности живого вещества, верхней границей которой является предел распространения биогенной атмосферы, нижней - земные оболочки, не затронутые влиянием жизни (рис. 6.2).

Вещество биосферы. По Вернадскому, биосфера как область жизни глубоко преобразована и организована жизнью. Это резко сказывается в ее веществе, в котором он выделял семь разных, но геологически взаимосвязанных типов веществ: живое вещество (вся совокупность организмов на планете), биогенное вещество (горючие ископаемые, известняки и т. д., т. е. вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами), косное вещество (образуемое процессами, в которых живые организмы не участвуют, например изверженные горные породы), биокосное вещество (создаваемое одновременно живыми организмами и процессами неорганической природы, например почва, кора выветривания, все природные воды; организмы в биокосном веществе играют ведущую роль), радиоактивное вещество, рассеянные атомы и вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).

Таким образом, биосфера не только населена живыми организмами, но и в существенной степени переработана ими; это не только среда жизни, но и продукт жизнедеятельности организмов.