Единая картина мира. Системно-структурный метод - страница 26

Структуру биосферы (настоящего состояния Земли) составляют элементы – верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы (тропосфера) и вся гидросфера, связанные между собой сложными круговоротами веществ и энергии. Нижний предел жизни на Земле (до глубины 3 км) ограничен высокой температурой земных недр, верхний предел (20 км) – жёстким излучением ультрафиолетовых лучей (всё, что находится на высоте ниже 20 км, защищено от губительного излучения двадцатикилометровым озоновым слоем). Тем не менее, на границах биосферы можно найти, в основном, лишь микроорганизмы (обычно в виде спор); наибольшая же концентрация биомассы наблюдается у поверхности суши и океана, в местах соприкосновения оболочек. Организмы, составляющие биосферу, обладают поразительной способностью к размножению приспособлению и распространению по планете, однако с существенными ограничениями по земным широтам.

Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2,4 ∙ 10^>12 т (около 0,01 % массы всей геосферы). 97 % из этого количества занимают растения, 3 % – животные. В настоящее время на Земле известно несколько миллионов видов живых организмов.

.

Рис. 15 Границы биосферы Земли

В биосфере, возможно, выделить факторы, определяющие связь ее элементов:

✓ энергетический (связь биосферных явлений с космическим излучением (прежде всего, излучением Солнца), радиоактивными процессами в недрах Земли и геомагнитной ее сферой);

✓ биогеохимический (роль живого в распределении атомов и вещества в биосфере, включая поглощение, выделение и размножение);

✓ информационный (принципы организации и управления в живой природе);

✓ пространственно-временной (формирование и эволюция различных структур биосферы);

✓ ноосферный (глобальные аспекты воздействия человека на окружающую среду).

Биосфера играет важную роль в распределении энергетических потоков на Земле. В год до Земли доходит около 10^>24 Дж солнечной энергии; 42 % из неё отражается обратно в космос, а остальное поглощается. Другим источником энергии является тепло земных недр. 20 % энергии переизлучается в мировое пространство в виде тепла, 10 % расходуется на испарение воды с поверхности Мирового океана. Зелёные растения преобразуют в процессе фотосинтеза около 10^>22 Дж в год, поглощают 1,7 ∙ 10^>8 т CO_>2, выделяют около 11,5 ∙ 10^>7 т кислорода и испаряют 1,6 ∙ 10^>13 т воды. Этот баланс ресурсов необходим и достаточен для поддержания и развития жизни не Земле. Исчезновение растений привело бы к катастрофическому накоплению углекислоты в атмосфере, и через сотню лет жизнь на Земле в её нынешних проявлениях погибла бы. Наряду с фотосинтезом в биосфере происходит почти такое же по масштабам окисление органических веществ в процессах дыхания и разложения.

В биосфере в целом можно выделить следующего уровня структурной организации соответствующие природным зонам на различных широтах, связанных с изменением тепловых условий (прежде всего, потока солнечной энергии). Хотя здесь нет четких границ – переход из одной зоны в другую происходит постепенно, и поэтому переходные зоны следует рассматривать в рамках динамической структуры, но, учитывая масштабы Земли и распределение тепла, стабильные широтные зоны всеже можно выделить. Внутри широтных зон могут выделяться структуры, различающиеся микроклиматом в соответствии с рельефом местности, или на различных высотах горного рельефа или близости водоемов. Для Мирового океана кроме широтных структур должны быть выделены структуры глубинных слоев, различающиеся условиями (плотностью, давлением воды и освещенности), а также обитателями. Природные зоны тесно связаны с понятием реала – области распространения данного вида организмов. Изучением закономерностей распределения биогеоценозов по поверхности Земли занимается биогеография.