Биосфера

Уголь в котельной — это деревья, росшие сотни миллионов лет назад. Известь в старой штукатурке — ракушки древнего моря. Даже кислород, которым ты дышишь, — продукт работы растений. Живое не просто существует на планете: оно переделало её камни, воду и воздух. Эту живую оболочку называют биосферой.

Оболочка жизни

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и изменяемая их деятельностью. Слово придумал австрийский геолог Эдуард Зюсс в 1875 году, а цельное учение о биосфере построил Владимир Иванович Вернадский в 1920-е годы. Он же ввёл понятие «живое вещество» — так называют всю массу организмов планеты: от бактерий до китов.

Вернадский: человек, который взвесил жизнь

Владимир Иванович Вернадский жил с 1863 по 1945 год. По образованию он был минералогом: работал с горными породами, ездил в экспедиции, собирал коллекции для музеев. А потом сделал вывод, опередивший время: жизнь на планете — не украшение, а мощная геологическая сила. В 1926 году вышла его главная книга — «Биосфера». В ней учёный разделил вещество планеты на живое — всю массу организмов, косное — камни, воздух и воду, созданные без участия жизни, и биокосное — то, что получается из их совместной работы: прежде всего почву.

Идея выглядела смело: организмы крошечные, а планета огромная. Но Вернадский считал не размеры, а масштаб работы — миллиарды лет непрерывного труда общей массы живого вещества. Сегодня его расчёты подтверждены: без работы организмов не было бы ни современного воздуха, ни известняков, ни угля, ни почвы. Поэтому учение о биосфере называют опередившим время, а самого Вернадского — основателем науки, которая стоит между геологией и биологией.

Границы жизни

Вверх биосфера тянется примерно до 20-25 км: туда поднимаются споры бактерий, а границей служит озоновый слой — выше живое выжигает ультрафиолет. Птицы обычно летают на 2-3 км, отдельные рекордсмены поднимались выше 10 км. Вниз жизнь найдена на дне Марианской впадины — около 11 км глубины — и в трещинах земной коры на глубине 2-3 км, где бактерии живут без света. Вся «плёнка жизни» набирает около 30-35 км толщины, но почти вся она сосредоточена в тонком слое у поверхности.

Животные рекорды впечатляют: птица гриф Рюппеля однажды столкнулась с самолётом на высоте около 11 километров, а горные гуси при перелётах через Гималаи поднимаются выше 8 километров. Человек тоже освоил высоту: в Тибете и Андах есть города выше 4 километров, и местные жители дышат разреженным воздухом без всяких масок. Всё это примеры того, как далеко от привычной поверхности расползается живая оболочка.

Распределена жизнь неровно: во влажных тропических лесах видов больше, чем где-либо, в пустынях и на полярных льдах — мало. В океане густо у берегов и на малых глубинах, куда доходит свет. Правило простое: чем суше, холоднее или темнее условия, тем реже встречаются организмы. Самые насыщенные жизнью места — коралловые рифы и влажные тропические леса: они занимают крошечную долю площади планеты, а видов в них живёт большинство, поэтому учёные охраняют такие «горячие точки» в первую очередь.

Планктон: невидимый фундамент океана

В воде организмы делят по образу жизни. Планктон — крошечные водоросли и рачки, которых всю жизнь носит течением: они слишком малы, чтобы плыть против него. Нектон — сильные пловцы: рыбы, кальмары, киты. Бентос — те, кто живёт на дне: морские ежи, ракушки, морские звёзды. Маленький планктон при этом кормит всех: водоросли-фитопланктон строят своё тело из солнечного света, ими питаются рачки, рачками — рыбы. Учёные подсчитали, что океанский фитопланктон выделяет около половины всего кислорода планеты — леса уступают ему первенство. Синий кит, самое большое животное Земли, вырастает до тридцати метров на пище размером с пылинку: он процеживает планктон через китовые усы.

Жизнь на пределе

Умеет ли живое терпеть невыносимые условия? Ещё как. В горячих источниках Камчатки и Исландии, где вода близка к кипению, живут термофильные бактерии. Во льдах Антарктиды под многометровой толщей нашли озёра, в которых бактерии дремлют без солнечного света. На голых скалах первыми поселяются лишайники: они не боятся ни жары, ни мороза, потихоньку разъедают камень и готовят почву для мхов. А в глубине океана, куда свет не доходит никогда, у горячих источников выросли целые сообщества: бактерии там строят пищу из растворённых в воде газов, вовсе не нуждаясь в солнце. Каждое такое открытие раздвигает привычные границы биосферы.

Как биосфера связана с другими оболочками

Жизнь не может существовать сама по себе: ей нужны вода из гидросферы, воздух из атмосферы и минеральное питание из литосферы. Растение пьёт воду корнями, дышит воздухом листьями и берёт из породы минеральные соли — сразу три оболочки в одной зелёной ветке. Взамен живое отдаёт своё: растения наполняют атмосферу кислородом, организмы превращают мёртвую породу в почву, а кораллы и ракушки передают в литосферу целые известняковые пласты. Оболочки постоянно обмениваются веществами и энергией, и биосфера в этом обмене — самое подвижное звено. Убери живое, и обмен остановится: воздух, вода и камни перестанут обновляться.

Как живое меняет планету

Современная атмосфера — заслуга фотосинтеза: растения миллиарды лет выделяли кислород, пока его не стало 21%. Целые горные породы — известняки — сложены из раковин и скелетов морских организмов; уголь и торф — остатки древних растений. Почва образуется там, где организмы перемешивают разрушенные породы со своими остатками. Даже коралловые острова в океане — постройка крошечных животных. Вернадский называл живое вещество геологической силой — и это не преувеличение.

Биосфера под охраной

Виды исчезают быстрее, чем учёные успевают их описывать, поэтому человечество придумало охранные инструменты. Первый заповедник России — Баргузинский — появился в 1917 году ради спасения соболя, и со временем численность зверька восстановили. Заповедники и национальные парки закрывают целые природные комплексы от вырубки и охоты, а Международная красная книга, первый том которой вышел в 1963 году, ведёт учёт редких видов. Помогает биосфере и обычный человек: не мусорить в лесу, не рвать редкие растения, не тревожить животных в сезон вывода потомства. Биосфера — единственный пригодный для жизни дом в Солнечной системе, и это не фигура речи: пригодных планет-соседей рядом нет.

биосфера#

оболочка Земли, заселённая организмами и изменяемая их деятельностью

живое вещество#

вся масса организмов планеты — термин Вернадского

косное вещество#

камни, вода и газы, созданные без участия жизни

планктон#

дрейфующие в толще воды организмы: водоросли, рачки

фотосинтез#

процесс, при котором растения создают пищу и выделяют кислород

озоновый слой#

пояс в стратосфере, задерживающий жёсткий ультрафиолет

Разбор типового задания

Как это спрашивают на контрольной

• Что такое биосфера и где проходят её верхняя и нижняя границы?
• Кто построил учение о биосфере и что такое живое вещество?
• Почему планктон называют невидимым фундаментом океана?
• Как живые организмы изменили камни, воду и воздух планеты?
• Приведи пример жизни в экстремальных условиях и объясни, чем он замечателен.

Образец ответа про границы: биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и изменяемая их деятельностью. Вверх она тянется примерно на 20-25 километров, где споры бактерий упираются в жёсткий ультрафиолет озонового слоя, а вниз — до дна Марианской впадины, около 11 километров, и даже в трещины земной коры на 2-3 километра. Почти вся жизнь сосредоточена в тонком слое у поверхности суши и океана, поэтому биосферу и называют плёнкой жизни. В ответе должны быть определение, обе границы и вывод.

Подсказка: клавиши J — следующая тема, K — предыдущая, на телефоне: свайп влево/вправо — соседняя тема