БИОСФЕРА

(от греч. bios - жизнь и sphaira - шар) область распространения («оболочка», «слой») жизни на Земле. Охватывает нижний слой атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы. Биосфера - это глобальная экологическая система, возникшая в результате развития жизни на Земле, поддерживаемая потоком солнечной энергии и биологическим круговоротом (см. Круговорот веществ в природе).

Термин «биосфера» предложен в 1875 г. австрийским ученым-геологом Э. Зюссом, введшим в науку понятия об оболочках земной коры: водной - гидросфере, твердой - литосфере и биосфере - как области земной коры, в которой существует жизнь. Понятие о функциональной роли биосферы в науке оформилось несколько ранее - в первой половине XIX в. Немецкий натуралист и мыслитель, основоположник ботанической географии А. Гумбольдт обозначил приповерхностный слой Земли, связанный с возникновением и воспроизводством жизни, близким по звучанию и тождественным по смыслу термином «лебенссфера» (сочетание нем. Leben - жизнь и греч. sphaira - шар, сфера). Основное развитие биосферная концепция получила в работах В. И. Вернадского. Учение о биосфере оформлено им в окончательном виде в книге «Биосфера» (1926). Ключевым положением концепции является представление о биосфере как активной оболочке Земли, в которой совокупная современная и прошлая деятельность живых организмов (включая и человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения: живое вещество биосферы определяет химический состав и энергетические процессы в атмосфере, гидросфере, верхнем слое литосферы и в почвенном покрове. Таким образом, биосфера - динамическая система на поверхности Земли, созданная и регулируемая жизнью, экосистема планетарного масштаба или совокупность всех экосистем Земли.

Как крупнейшая экосистема, биосфера аккумулирует и перераспределяет огромные потоки вещества и энергии. Основной функцией биосферы является связывание солнечной энергии посредством фотосинтеза и вовлечение ее в круговорот веществ и энергии с участием живых организмов (биологический круговорот), который обеспечивает непрерывную динамику жизненных процессов при конечных запасах химических элементов. Участвующие в биологическом круговороте химические элементы называются биогенными элементами. Их потребление определяет протекание у живых организмов важнейших физиологических процессов: дыхания, фотосинтеза, синтеза белков, поддержания равновесия (гомеостаза) внутренней среды. Около 40 химических элементов и их соединений наиболее важны для живых организмов, шесть из них - углерод, азот, водород, кислород, фосфор и сера (С, N, Н, О, Р, S) - обязательны для построения любого живого организма. Переход химических элементов от неживой природы (из атмосферы, гидросферы и земной коры) к живым организмам и обратно происходит в биогеохимических циклах (круговоротах). Биогеохимические циклы отдельных элементов прямо или косвенно активируются солнечной энергией и ее последующими превращениями и слагают глобальный биологический круговорот на планете. Выделяют 2 основных типа биогеохимических циклов: круговороты газообразных веществ и осадочные циклы. Круговороты газообразных веществ сводятся к перемещению элементов из атмосферы и гидросферы к живым организмам и обратно (биогеохимические циклы углерода, кислорода, водорода и азота); осадочные циклы - к движению питательных элементов между земной корой (почвы, горные породы), гидросферой и живыми организмами. В природе в осадочных циклах участвуют около 36 элементов, но главными из них являются круговороты серы и фосфора. Многие современные последствия антропогенного вмешательства в природу сопряжены с нарушениями биогеохимических циклов: влияют на поступательность, интенсивность последних (см. Парниковый эффект). В жизнедеятельности биосферы незаменима роль воды: она способна в природе обращаться самостоятельно, без участия живых организмов, но, будучи источником водорода, необходимого для осуществления фотосинтеза, вода не может не оказаться вовлеченной в реакции, идущие в живом веществе. Наличием воды в жидком состоянии обусловлены пределы активной жизни в биосфере.

Биосфера как специфическая земная оболочка имеет естественные границы. В настоящее время считается, что толщина ее чуть более 25 км: верхний предел - до 10-15 км по верхней границе тропосферы, нижний - до максимальных границ Мирового океана (около 11 км). Иногда в биосферу включают и слои атмосферы, в которых возможен перенос покоящихся микроорганизмов, тогда толщину биосферного слоя принимают равной 40 км. Влияние жизненных процессов сказывается не только на области активной жизни, но и на верхних слоях литосферы, мощность которых, по В. И. Вернадскому, достигает 5-6 км. Элементный состав этого слоя сформирован биосферой геологического прошлого. Основная масса живого вещества сконцентрирована в приповерхностном слое (50-100 м): это максимальная высота лесного полога и глубина проникновения основной массы корней растений. Этот слой получил название фитосфера, или фитогеосфера, т. к. в нем основными накопителями энергии являются растения.

В зарубежной литературе понятие «биосфера» часто отождествляют с понятием «экосфера» или рассматривают экосферу в качестве физического компонента биосферы - экотопа.

Лит.: Вернадский, Б. И. Химические строение биосферы Земли и ее окружение. — М., 1965; О дум, Ю. Экология. — М., 1986; Миллер, Т. Жизнь в окружающей среде. — М., 1993; Биогеография с основами экологии / А. Г. Воронов [и др.]. - М., 2002 .