Біосфера та її межі

Назвіть основні фізико-хімічні умови, що визначають межі біосфери.

Які межі існування живих організмів (біосфери) в літосфері, атмосфері, гідросфері?

* У 1926 р В. І. Вернадський вперше поставив питання про межі біосфери; він повернувся до нього в спеціальній статті "Про межах біосфери" в 1937 р Однак питання, як тоді, так і зараз, не має однозначної відповіді. Які ж фізико-хімічні умови найбільш сприятливі для існування життя?

Достатня кількість вуглекислого газу і кисню.

Достатня кількість води (причому обов'язково - в рідкому стані).

Температурний режим, що виключає як занадто високі температури (що викликають згортання білків), так і занадто низькі (припиняють роботу ферментів).

Наявність "прожиткового мінімуму" елементів мінерального живлення.

Певна солоність водного середовища.

** Сучасне життя поширена у верхній частині земної кори (літосфері), нижніх шарах атмосфери Землі (тропосфері) і в водної оболонці Землі (гідросфері).

У літосфері життя обмежує насамперед температура гірських порід і підземних вод, яка поступово зростає
з глибиною і на рівні 1,5-15 км перевищує + 100 ° С. Найбільша глибина, на якій в породах земної кори були виявлені бактерії, становить 4 км. У нафтових родовищах на глибині 2-2,5 км бактерії реєструються в значній кількості. В океані життя поширена до більш значних глибин і зустрічається навіть на дні океанічних западин глибиною 10-11 км. Верхня межа життя в атмосфері визначається наростанням з висотою ультрафіолетової радіації. Озоновий шар поглинає більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця на висоті 22-25 км. Все живе, котре піднімалося вище захисного шару озону, гине. Спори бактерій і грибів виявляють до висоти 20-22 км, але основна частина аеропланктон зосереджена в шарі до 1-1,5 км. В горах межа поширення наземного життя проходить на висоті близько 6 км над рівнем моря.

Розподіл життя у біосфері відрізняється крайньою нерівномірністю. Найбільш велика концентрація живої речовини на кордонах розділу основних середовищ - в грунті, т. Е. Прикордонному шарі між літосферою і атмосферою, в поверхневих шарах океану, на дні водойм і особливо - на літоралі (від лат. Litoralis - прибережний) - зоні морського дна , затоплюється під час припливу і осушаемой під час відпливу, в лиманах (від грец. limenas - гавань, бухта) і естуаріях (від лат. aestuarium - берег, що заливається припливом) - затоплюваних гирлах річок, де всі три середовища - грунт, вода і повітря - тісно взаємодіють один з одним. Місця найбільшої концентрації організмів в біосфері В. І. Вернадський назвав "плівками життя".

Вернадський вказував на "всюдность" життя в біосфері. Життя з'явилася локально в водоймах, а потім поширилася все ширше і ширше, зайнявши всі материки. Крайні межі температур, які виносять деякі форми життя, - від практично абсолютного нуля до + 180 ° С. Тиск, при якому існує життя, - від часток атмосфери на великій висоті до тисячі і більше атмосфер на великих глибинах. Для ряду бактерій верхні критичні точки тиску лежать в області 12 000 атм. З іншого боку, насіння і спори рослин, дрібні тварини в анабіозі (від грец. Anabiosis - пожвавлення - стан організму, при якому життєві процеси різко сповільнюються, що сприяє виживанню його в несприятливих умовах температури, вологості та ін.) Зберігають життєздатність в повному вакуумі .

Межі біосфери (по Г.В. Войткевіч і В.А. Вронського)

Живі організми можуть існувати в широкому діапазоні хімічних умов середовища. Перші живі істоти Землі жили в безкисневому атмосфері. Анаеробний обмін властивий і багатьом сучасним організмам, в тому числі багатоклітинних. Оцтові угріци (нематоди) мешкають в чанах з бродячим оцтом. Ряд мікроорганізмів живе в концентрованих розчинах солей, в тому числі мідного купоросу, фториду натрію, в насиченому розчині кухонної солі. Сірчані бактерії витримують 0,1 М розчини сірчаної кислоти.

Деякі особливо стійкі форми можуть існувати навіть при дії іонізуючої радіації. Наприклад, ряд інфузорій витримує випромінювання, по дозі в 3 млн. Разів перевищує природний радіаційний фон на поверхні Землі, а деякі бактерії виявлені навіть в котлах ядерних реакторів.