2015-05-06
3810
Общеизвестно, что жизнь сосредоточена в трех традиционно выделяемых геосферах: в атмосфере, в гидросфере, а также на и в литосфере (ее верхних слоях). Соответственно подразделение биосферы – аэробиосфера (населенная аэробионтами), гидробиосфера (с гидробионтами) и геобиосфера (ее населяют геобионты). Жизнь сосредоточена на земной поверхности, в подземных водах. Биоценозы над водой и на ней в пленке поверхностного натяжения практически не существуют. Они либо внутриводные, плейстонные, либо сухопутно-водные, но не строго воздушно-водные как у границы сред на суше, где формируется обширная фитосфера, образованная толщей наземной растительности (рисунок 5.1). На воде и над нею живут лишь отдельные организмы, например, насекомые типа водомерок, птицы, отчасти киты и морские змеи, некоторые растения. Однако птицы для гнездования нуждаются хотя бы в небольших участках суши или в растительности мелководий, растущей на твердом субстрате и поднимающейся сквозь воду в воздушную среду. Киты, змеи и другие аналогичные организмы появляются на водной поверхности только на относительно короткое время для пополнения запасов атмосферного воздуха. Поверхностноводные насекомые и растения очень малочисленны.
Рисунок 5.1 – Структура биосферы (по Н.Реймерсу)
Фитосфера – наиболее продуктивный слой на суше вместе с освещенными слоями гидросферы (ее фотосферой). На поверхности суши образовалась террабиосфера. Но жизнь проявляется, хотя и не столь явно, как на поверхности, в глубинах литосферы и особенно в подземных водах. Эту часть биосферы предлагается назвать литобиосферой (с литобионтами). Жизнь в глубинных слоях литосферы (глубже 1 км, ниже кислородной границы), особенно в ее водах, можно обозначить термином теллуробиосфера (лат. tellus, telluris – земля). Ниже подземные воды не содержат свободного кислорода, поэтому не населены организмами-аэробами. Эта граница расположена на глубине нескольких сотен, максимум до тысячи метров от поверхности Земли.
Существует немало видов, особенно животных, обитающих только в подземных водах — стигобионтов, или троглобионтов. Они населяют пещерные водоемы и пластовые воды. Часть этих организмов проникли в пещеры и там приспособились к новым условиям существования или живут как под землей, так и в поверхностных водах. В жизни подземных существ нет никаких ритмов. Они растут, размножаются, бывают активны круглогодично. Литобиосфера действительно особый мир жизни.
Жизнь может существовать, хотя бы теоретически, и глубже. В гидротермах дна океана на глубинах в 3 км при 800С обнаружены «белые курильщики», хемосинтезирующие бактерии, морские губки, ежи, кораллы, крабы и др., и давлении около 300 атмосфер и при 250°С «черные курильщики», в основном хемосинтезирующие бактерии, и др. организмы. Вода не кипит из-за высокого давления (пределы жизни ограничены точками превращения воды в пар и сворачивания белков). Перегретая жидкая вода обнаружена в литосфере до глубины 10,5 км, так что теоретически там могут существовать и организмы. Глубже 25 км, по оценкам, должна существовать критическая температура в 460°С, при которой при любом давлении вода превращается в пар, и жизнь невозможна. Глубже расположен слой эволюционно биогенной литосферы без признаков современной активной жизни — метабиосфера. Ниже гранитного слоя нет ни современного, ни геологически прошлого воздействия жизни или оно нацело стерто глубинными процессами. Тут расположена абиосфера планеты как космического тела.
Вверх от поверхности Земли простирается разреженная жизнь аэробиосферы, в нижнем слое тропобиосферы она представлена не только микроорганизмами и вирусами, главным образом живущими в капельках атмосферной влаги, но и многочисленными представителями животного и растительного миров, поднимающимися с поверхности земли и растительного покрова. Тут обычны биогенные вещества – биолины, фитонциды и др. Дальше вне слоя положительных температур лежит относительно тонкий слой альтобиосферы (лат. altus – высокий). Здесь жизнь возможна лишь благодаря прямой солнечной инсоляции, температура среды не поднимается выше 0° С.
Над альтобиосферой расположен слой случайного заноса организмов и их спор, не способных к активному метаболизму из-за низкой температуры, малого атмосферного давления и воздействия космического излучения и коротковолновой части солнечного спектра. Выше слои атмосферы лишены жизни, но могут содержать биогены. Функциональное сложение аэробиосферы недостаточно ясно. Медики указали на практически важные миграции в аэробиосфере вирусов и микробов.
Гидробиосфера намного лучше изучена. С точки зрения учения о биосфере и существующих потоков энергии в гидробиосфере можно выделить освещенную часть – фотосферу, слой слабого освещения – дисфотосферу и афотосферу, лишенную света.
Видимо, под дном океана, в его базальтах жизнь отсутствует. Следовательно, можно предположить, что максимальные глубины проявления жизни на суше ограничены, по В. И. Вернадскому, изотермой 100° С (по современным данным, возможно, более высокой температурой). По глубине, согласно сведениям, полученным при бурении Кольской сверхглубокой скважины, это приблизительно 5–6 км. Фактически живые микроорганизмы обнаружены в буровых скважинах на глубинах до 4 км, а микробиологические останки – до 7 км. В пределах океана распространение жизни наблюдается до его наибольших глубин – около 11 км.
Вверх от поверхности Земли жизнь с активным обменом веществ идет от изотермы 0° С или чуть более низкой температуры преимущественно до 6 км по вертикали. Таким образом, собственно биосфера, или эубиосфера – слой активной жизни, занимает на суше толщину максимум в 12 км, а в пределах океана 17 км по вертикали. Эти числа значительно меньше, чем предполагалось раньше (20–22 км и даже более).
