Вопрос 21. Горизонтальная структура биосферы

Лекция 6.

1. Горизонтальное разделение биосферы;

2. Возможности исследования при горизонтальном разделении биосферы.

1. Биосфера является глобальной экосистемой. Горизонтальные деленияпредставляют собой дробления на более мелкие струк­турные подразделения:

• подсферы;

• полуподсферы;

• слои экосистемы различного уровня.

Так, геобиосфера делится на две подсферы: террабиосферу — об­ласть поверхностного слоя суши, являющуюся сферой жизни разнообразных организмов, и литобиосферу — область верхних слоев литосферы, распределяющуюся до 2—3, а в отдельных местах до 6 км вглубь.

Гидросфера подразделяется на океанобиосферу и аквабиосферу; по другой классификации — на фотосферу, дисфотосферу и афотосферу.

Структурообразующие факторы здесь, помимо физической среды, энергетика (свет и тепло), особые условия формирова­ния и эволюции жизни — эволюционные направления про­никновения биоты на сушу, в ее глубины, в пространства над землей, бездны океана — несомненно, различны.

Вместе с апобиосферой, парабиосферой и другими под- и над-биосферными слоями они составляют так называемый "слое­ный пирог жизни" и геосферы (экосферы) ее существования в пределах границ мегабиосферы. Аэробиосфера не имеет подсфер и полуподсфер, т. к. имеет жизнь практически только в тропобиосфере — это область положительных температур в ат­мосфере, которая простирается до высоты 6—6,2 км.

Эти структурные подразделения позволяют представить харак­тер средовых условий жизни и особенности обитающих там организмов. Деление на подсферы представляет собой горизон­тальное дробление трех главных вертикальных подразделений биосферы. Все основные вертикальные подразделения биосфе­ры (гидро-, гео- и аэро-) имеют вещественные средовые раз­личия, а в их горизонтальных делениях существуют как внутрисредовые отличия, так и общие структурные подразделения.

Например, подсферы гидробиосферы (океанобиосфера и аквабиосфера) относятся к водным средам и, следовательно, имеют одинаковые вертикальные деления среды на донную область, водную толщу и поверхностную пленку.

Вместе с тем условия обитания организмов в океанобиосфере и аквабиосфере различаются по многим физическим характе­ристикам среды: качеству воды, освещенности, температурному режиму, количеству кислорода, давлению и т. п., а следователь­но, отличаются и видовые характеристики растительного и жи­вотного мира и образованные ими биоценозы.

Внутри аквабиосферы условия различаются также в зависимо­сти от того, речная это или озерная пресноводная среда. Для полной структурной систематизации их разделяют по этим признакам, внутри которых происходит дальнейшее деление. Подобным образом внутри всех подсфер произошло деление на более мелкие структурные единицы. Так, внутри террабиосферы существует деление по величине и объему экосистем на сле­дующие уровни: биогеографическое царство, биогеообласть, биозону (природный пояс), биом, индивидуальный ландшафт, биокомплекс, биогеоценоз (самая элементарная экосистемная единица).

2. Дробление биосферы на вертикальные и горизонтальные под­разделения позволяет ученым исследовать функционирование отдельных экосистем и их взаимосвязи друг с другом.Это необ­ходимо для того, чтобы создать из отдельных частей, как из мозаики, общую картину функционирования биосферы, про­следить ее динамику, вывести закономерности, изучить влия­ние на них человечества, сделать практически полезные для общественного прогресса выводы и разработать рекомендации для общества и стратегию дальнейшего его развития. Судя по оценкам биомассы и продуктивности биомов, суммар­ная биомасса экосферы (в расчете на сухое вещество) составляет около 1,4 трлн т, ежегодная продукция биомассы в 10 раз меньше. Эти данные приблизительны, т. к. биомасса и про­дукция микроорганизмов оцениваются по косвенным данным. Живое вещество экосферы на 98,6% представлено биомассой наземных растений, которые в основном определяют и хими­ческий состав суммарной биомассы.

На основании имеющихся данных средняя суммарная продук­ция наземных экосистем может быть количественно охаракте­ризована следующим образом. В течение года 1 кг биомассы рас­тений (сухое вещество) эффективно поглощает 5,4 Мдж фотосинтетически активной солнечной энергии, потребляет в процес­се фотосинтеза 0,5 кг СО₂ и 0,15 кг Н₂О, выделяет 0,35 кг О₂ иобразует 0,3 кг суммарного органического вещества. В парал­лельно идущем процессе дыхания растений 2/3 этого количе­ства окисляется с образованием 0,33 кг СО₂, 0,1 кг Н₂О и вы­свобождением 3,6 Мдж энергии. Эта энергия используется для физиологических нужд растений и рассеивается в виде теплоты. Оставшиеся 0,1 кг новообразованного органического вещества образуют биологический урожай, который расходуется гетеротрофами. Балансовые отношения: 0,17 кг СО₂ + 0,05 кг Н₂О = 0,12 кг О₂ + 0,1 кг прироста биомассы. Чтобы представить масштаб глобального обмена биогенных элементов и производст­ва биопродукции всей экосферой, эти цифры нужно умножить на общий множитель 1,36 х 10¹⁵.