Биосфера

(от греч. bios — жизнь и sphaira — шар * a. biosphere; н. Biosphare; ф. biosphere; и. biosfera) — глобальная саморегулируемая открытая система, охватывающая и преобразующая вещество значит. части литосферы, гидросферы и атмосферы благодаря былой и совр. деятельности живых организмов. Термин "Б." введён австр. геологом Э. Зюссом (1875), понимавшим под Б. оболочку жизни на поверхности материков. Определение Б. как области существования живого вещества и как области земной коры, занятой трансформаторами космич. энергии в земную, принадлежит В. И. Вернадскому (1911). Б. — часть мегабиосферы — сложной оболочки Земли, охватывающей атмосферу, гидросферу, стратосферу, параметаморфиты литосферы. Б. — область активной жизни, часть многооболочечной структуры Земли, от озонового экрана атмосферы до азойных глубин литосферы. Собственно Б. подстилается метабиосферой и перекрывается парабиосферой (зоной залёта или заноса воздушными потоками живых организмов) и апобиосферой (верх. граница распространения форм жизни в состоянии анабиоза). Метабиосфера отвечает "былым биосферам" Вернадского — слоям земной коры, лишённым ныне жизни, но переработанным живым веществом в течение прошлых геол. эпох. Б. мозаична по структуре и составу, и в зависимости от неоднородности лика Земли (напр., океаны, горы) живое вещество неравномерно распространено в Б. Обширные океанские пространства относительно бедны живым веществом; оно сконцентрировано в осн. на мелководьях и в приустьевых зонах рек. На суше наиболее значительна биомасса лесов (300-500 т/га). Биомасса наземных почвенных животных всей Б. составляет ок. 500 млн. т сухого вещества; общая биомасса остальных животных суши меньше на 1-2 порядка. Биомасса океана состоит из 300 млн. т растит. вещества и 6 млрд. т зоопланктона и бентоса в сухом весе. Общая биомасса бактерий и др. микроорганизмов, вероятно, значительнее биомассы многоклеточных организмов. Обновление всего живого вещества Б. Земли происходит за 8-10 лет; при этом фитомасса суши обновляется примерно за 15 лет, а фитомасса океана за один день; вся биомасса океана обновляется за 33 дня.

В кругообороте вещества Б. участвуют все хим. элементы, известные в земной коре, а также искусственные, полученные в процессах ядерного синтеза и поступившие в Б. с началом атомных бомбардировок и последующих испытаний ядерного оружия.

В Б. установлено св. 500 тыс. видов растений и ок. 1,5 млн. видов животных. Практически бесконечно разнообразие частных экосистем (биогеоценозов) — длительно устойчивых и самовоспроизводящихся комплексов взаимосвязанных видов живых организмов и абиотич. источников вещества и энергии среды.

Б. — мощный фактор геол. преобразований, под влиянием к-рого изменяются способы и пути миграции хим. элементов, образуются новые хим. соединения, резко возрастает интенсивность процессов выветривания и разделения элементов и изотопов, формируется хим. состав вод и газов.

В экосистемах сосредоточена осн. масса функционирующего живого вещества, ок. 300 млрд. т в сухом весе, или 0,01 % массы земной коры. Непрерывно текущий процесс обмена огромной интенсивности привёл к переработке организмами массы вещества, во много раз превосходящей не только биомассу, но и (в сумме геол. времени) массу земной коры (см. табл.).

В пределах Б. везде встречаются живые организмы или следы их деятельности. Газы атмосферы, литосферы и гидросферы (кислород, азот, углекислота, углеводороды) имеют гл. обр. биогенную природу. Биогенны природные воды, каустобиолиты (нефти, угли, битуминозные известняки и т.д.), органогенные известняки, их метаморфич. аналоги (мраморы, углистые сланцы, графитовые породы). Естеств. пределами развития жизни являются повышенные и пониженные темп-ры, давления и радиация. Поле устойчивости жизни (экстремальные пределы выживания организмов) обширно: от предельных океанских глубин до атмосферных высот порядка 25-30 км. Поле существования жизни (область воспроизводства организмов) значительно меньше: от дна Марианского жёлоба до вершины г. Джомолунгма (Эверест), а в толщах г. п. глубина проникновения жизни (анаэробная микрофлора подземных вод) превышает 3 км.

Б. — осн. аккумулятор солнечной энергии в верх. слоях земной коры. Геол. функции Б. состоят, в частности, в деструкции косного (минерального) вещества, в формировании биокосных систем (почва), в переносе вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении (следствие экспансии жизни), в избират. накоплении соединений и хим. элементов в живых организмах и продуктах метаболизма, в ускорении энергообмена при фотосинтезе, разложении энергонасыщенных веществ, передаче энергии по пищевой цепи. Только в процессе фотосинтеза ежегодно накапливается, перераспределяясь, значит. масса углерода, фосфора, хрома, марганца, молибдена, железа, кобальта, никеля, меди, цинка и др. элементов, иногда соизмеримая с разведанными запасами в недрах планеты. В доманиковых фациях разл. эпох (от протерозоя до нашего времени) в краткие временные отрезки (5-20 млн. лет) накоплены огромные запасы углеводородов, урана, др. металлов. Возможности Б. к накоплению особенно ярко выражены в процессах формирования м-ний нефти, угля, горючих сланцев.

Б. играет активную роль в газовом балансе планеты. Эндогенные потоки гелия ("гелиевое дыхание", по Вернадскому) сочетаются с потоками ювенильных углеводородных газов и ⁴⁰Ar; углекислый газ частично ювенилен, частично является продуктом переработки органич. вещества былых Б. Первичная вода атмосферы Земли имела эндогенное происхождение, но с появлением живого вещества масса и качество атмосферы зависят от деятельности биогеоценозов и от техногенеза.

К числу невосстановимых огранич. ресурсов Б. относятся п. и. Извлечение минеральных ресурсов характеризуется всё возрастающими масштабами, снижение темпа роста к-рых возможно за счёт сокращения потерь (в недрах, при обогащении и в конечном переделе). Этому способствует внедрение комплексного, безотходного произ-ва с утилизацией всех полезных компонентов. Расширение площадей, занятых открытыми разработками, поставило экономич. проблему сохранения ландшафта, плодородной почвы, поверхностных и грунтовых вод.

Рост народонаселения и всё возрастающие темпы потребления первичных ресурсов Б. предопределяют создание глобального комплекса мероприятий по охране Б. Междунар. соглашениями положено начало исследованиям проблемы "Человек и биосфера" в рамках разл. междунар. и нац. программ (см. Охрана окружающей среды). В частности, создаются и внедряются Безотходные технологии. Развиваются прогрессивные методы выемки горн. массы с закладкой выработанных пространств инертными материалами. В переработку включаются забалансовые руды и хвосты обогащения. Применяется скважинное, кучное и заводское выщелачивание в комбинации с бактериальными методами извлечения компонентов.

Литература: Вернадский В. И., Биосфера, М., 1967; Вассоевич Н. Б., Различное толкование понятия биосферы, в кн.: Исследования органического вещества современных и ископаемых осадков, М., 1976; Будыко М. И., Климат в прошлом и будущем, Л., 1980; Круговорот вещества в природе и его изменение хозяйственной деятельностью человека, М., 1980; Реймерс Н. Ф., Азбука природы. Микроэнциклопедия биосферы, М., 1980.

И. В. Давиденко.