Деякі уявлення про структуру біосфери

За структурою БС являє собою якісно різнорідне і відносно кількісного вмісту компонентів асиметричне утворення. Виділяють такі види неоднорідності БС [21]:

1) агрегатна (складається із взаємодії трьох агрегатних станів -твердого, рідкого і газоподібного);

2) просторова (полягає в нерівномірності розподілу речовини і структур);

3) енергетична (виражається в нерівномірному розподілі по земній поверхні сонячної енергії і в неоднаковому співвідношенні речовини і енергії в тілах БС);

4) геохімічна (нерівномірність розподілу' атомів різних хімічних елементів);

5) зональна (нерівномірне по широтних зонах розселення органічних форм і відкладення продуктів їх життєдіяльності).

Верхня частина БС, куди проникає сонячне світло і де можливий фотосинтез, називається фітосферою. Відомо, що у процесі фотосинтезу із СО^, Н]0 та мінеральних елементів відбувається утворення органічних субстанцій, необхідних для життя. Схематично реакцію фотосинтезу можна представити таким чином:

6СО₂ + 6Н₂0 è C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Щорічно в процесі фотосинтезу засвоюється близько 200 млрд. т СО₂;

і виділяється близько 145 млрд. т вільного 0₂. Фотосинтез здійснюють не тільки водорості і наземні рослини, але і більш давні фототрофи:

пурпурні і зелені бактерії, частково і синьо-зелені водорості (ціанобактерії). Фототрофні бактерії бувають одно- і багатоклітинні, але вони організовані простіше, ніж водорості і вищі рослини.

У нижню частину БС сонячне світло не проникає, процеси фотосинтезу неможливі і утворення біомаси з мінеральних сполук (хемосинтез) істотного значення не має. Цю область підземних глибин материків з ізотермами понад 100"С та значних (темних) глибин морів і океанів іменують редусферою [20]. Понад 100 років тому С.М. Виноградський ви найшов хемосинтез - процес синтезу органічних речовин із СO₂, але не за рахунок сонячної енергії, як під час фотосинтезу, а за рахунок енергії, яку одержують при окисленні NH₃, H₂S та інших відновлених неорганічних сполучень, який здійснюється бактеріями - хемосинтетиками (азото-, сірко- або залізобактеріями) у ході їх життєдіяльності. Процес отримання енергії при хемосинтезі йде за такими

схемами:

NH₃ + О₂ è HNO₃ + 83.5 ккал;

Н₂S + О₂ è H₂SO₄ + 159 ккал;

FeCO₃ + О₂ è Fe(OH)₃ + 40 ккал;

Угруповання хемобіосу на дні океанів (до б км і більше) вкрай обмежені за площею - у масштабі океанів це точки. Населення «оазисів» на дні океанів існує на базі хемолітотрофних бактерій, які можуть жити як вільно в товщі води й на дні, так і у симбіозі з тваринами на поверхні їх тіл або в спеціальних - клітинах (бактеріоцитах). Як джерело енергії використовуються неорганічні сполуки, головним чином, H₂S та СН₄, а як джерело вуглецю – СO₂. Високотермальні витоки пристосовані до активних вулканічних ділянок серединно-океанічних хребтів і до зон спредингу (розходження літосферних плит). Окрім того, в різних частинах Тихого океану виявлені холодні витікання, також позбавлені О₂ й збагачені СН₄ і Н₂S. Число угруповань хемобіосу близько 250. Ці дані розширюють межі БС.

Асиметричність структури БС проявляється у нерівномірному розподіленні морських та континентальних ландшафтів.

Ландшафти - географічні комплекси, у яких рельєф, клімат, води, ґрунти і живі організми знаходяться у складній взаємодії й взаємообумовленості, утворюючи єдину нерозривну систему. Типи біогенних ландшафтів звичайно виділяються за такими основними показниками як однотипність грунтопідстеляючих утворень і Грунтів, покритих однаковими рослинними угрупованнями.

«Центром» БС, тобто такою її частиною, яка має провідне значення і визначає своєрідність БС, вважаються лісові ландшафти, у яких зосереджена основна маса живої речовини планети. Найбільш високі значення біомаси характерні для тропічних лісів (650 т/га), менші - для тайгових (300 т/га) і чорноземних (20 т/га) лісів, а мінімальні (2 - 2,5 т/га) - для пустель. За кількістю біомаси морські ландшафти близькі до пустель, але серед них відзначаються «згустки» життя (наприклад, коралові рифи). Можливо, що «центром» БС можна вважати й верхні горизонти океану, тобто фітосферу в цілому.

Складні й тісні взаємодії між кліматом, живими організмами та фізичним субстратом призводять до утворення характерних регіональних угруповань або великих системно-географічних підрозділів в межах грунтово-кліматичних зон, тобто біомів. Найбільш значні біоми: тундра, хвойні ліси, листяні ліси, степи, чапаралі (райони з м'якою дощовою зимою й довгим жарким та сухим літом, з вічнозеленими рослинами з жорстким, товстим листям), пустелі. Біоми - це здебільшого поверхні, ніж об'єми, тому ЄС не можна розглядати як сукупність континентальних і морських біомів.

Нескінченна різноманітність структурних елементів БС знаходить відображення і в різноманітності угруповань рослин, тварин та мікроорганізмів, пов'язаних з певними умовами навколишнього середовища у біогенних ландшафтах різних типів.