Биология. 10 класс

Границы биосферы определяются условиями, необходимыми для жизни: наличием воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа,  благоприятного температурного режима, степенью солености воды в водных экосистемах, уровнем радиации. Все эти условия оптимально сочетаются в местах контакта трех геологических оболочек Земли — атмосферы, литосферы и гидросферы. Каждая из этих геологических оболочек планеты имеет свои специфические свойства. Эти свойства определяют разнообразие форм живых организмов, обитающих в данной части биосферы, и формируют основные морфологические особенности наземных, водных и почвенных организмов, приспосабливая их к жизни в определенных условиях. Таким образом, воздушная, водная и почвенная оболочки земного шара представляют собой не просто пространство, заполненное жизнью, но выступают как основные среды жизни. Поэтому биосфера как живая оболочка планеты располагается в пределах этих трех сфер.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли. Она имеет определенный химический состав: около 78 % азота, 21 % кислорода, 1 % аргона и 0,03 % углекислого газа. Ближе к поверхности Земли в качестве примеси в атмосфере содержатся водяные пары. При взаимодействии с основными парниковыми газами, такими как метан, озон и углекислый газ, водяные пары участвуют в нагревании нижнего слоя атмосферы. Эти атмосферные примеси действуют подобно прозрачной крыше парника, раскинутого над Землей, пропуская к ней длинноволновое тепловое излучение. Отсюда и их название — парниковые газы. Возникающий благодаря им парниковый эффект играет важную роль в тепловом балансе Земли. Он сохраняет тепло у поверхности Земли, и температура воздуха становится выше.

В состав биосферы входит лишь самый нижний слой атмосферы — тропосфера. Толщина тропосферы на экваторе составляет 18—22 км, в умеренных широтах — 10—16 км, а на полюсах — 8—10 км. Она определяется интенсивностью вертикальных (восходящих или нисходящих) потоков воздуха, вызванных нагреванием земной поверхности. Температура воздуха в тропосфере с высотой понижается на 0,6 ºС на каждые 100 м и колеблется от +40 ºС до –50 ºС. Верхней границей биосферы принято считать озоновый слой. Он расположен на разном расстоянии от поверхности Земли и имеет максимальную плотность озона на высоте 22—25 км. Выше озонового экрана жизнь невозможна из-за жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Ближе к поверхности Земли атмосфера насыщена многообразными наземными формами жизни: животными, растениями, грибами, протистами. Некоторые организмы, такие как насекомые, птицы, летучие мыши, поднимаются над ее поверхностью на сотни метров. Некоторые виды хищных птиц способны летать на высоте 3—7 км. Семена и споры растений, грибов, бактерии поднимаются пассивно вверх восходящими воздушными потоками на десятки километров (до высоты 20—22 км). Однако все перечисленные летающие организмы лишь временно находятся в атмосфере. Постоянно живущих в воздухе организмов нет.

Литосфера — твердая поверхностная оболочка Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии. Ее толщина колеблется в пределах 50—200 км. Распространение жизни в литосфере ограничено и резко уменьшается с глубиной. Жизнь сосредоточена в самом верхнем слое литосферы — почвенном покрове и верхней части земной коры. Распространению жизни в глубь земной коры препятствуют различные факторы: отсутствие света, возрастающая с глубиной плотность среды, высокая температура. В среднем температурный прирост составляет около 3 °С на каждые 100 м. Именно поэтому температура является главным фактором, ограничивающим жизнь в литосфере. Подавляющее большинство видов сосредоточено в почве — верхнем рыхлом слое земной коры, в среднем имеющем толщину несколько десятков сантиметров. В глубину на несколько метров проникают, например, бактерии, корни растений, роющие животные — кроты, черви. Наибольшая глубина, на которой были обнаружены некоторые виды бактерий, составляет 3—4 км. Температура здесь достигает +100 °С. Именно эта глубина считается нижней границей распространения жизни в литосфере.

Гидросфера — водная оболочка Земли. В отличие от литосферы и атмосферы она полностью освоена живыми организмами. Даже на дне Мирового океана, на глубинах около 11 км, были обнаружены разнообразные виды животных, бактерий.

Следует отметить, что плотность обитания организмов в океане неравномерна. Основная масса видов находится в гидросфере в пределах 150—200 м от поверхности. Это связано с глубиной проникновения света, являющегося лимитирующим фактором для существования автотрофных организмов, а следовательно, и видов животных, питающихся растениями. Однако существует немало видов глубоководных хищных животных и микроорганизмов, которые приспособлены к жизни в полнейшем мраке. Они имеют сверхчувствительные органы слуха и осязания, сильно развитые глаза, что дает возможность улавливать даже самые слабые световые волны. Некоторые виды не имеют глаз вовсе. Еще одно интересное приспособление глубоководных организмов — это люминесцентные органы, которые могут светиться, используя энергию химических реакций. Такой свет не только облегчает передвижение в полной темноте, но и приманивает потенциальную добычу.

Гидросфера играет огромную роль в формировании природной среды нашей планеты. Она активно влияет на атмосферные процессы, такие как нагревание и охлаждение воздушных масс, насыщение их влагой.

Атмосфера, литосфера и гидросфера тесно связаны между собой. На границах этих сфер сосредоточена основная часть видов живых организмов, образуя относительно тонкую «пленку жизни» на поверхности нашей планеты.