Геологическая энциклопедия - 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.