Учение В. И. Вернадского о биосфере

Биосфера не имеет горизонтальных границ, и мы должны говорить только о ее вертикальном измерении.
Верхний предел распространения жизни в атмосфере определяется, скорее всего, не столько низкими температурами, сколько разрушительным действием солнечной радиации. Таким образом, цветение и пыльца голосеменных растений, споры грибов, мхи, папоротники и лишайники, бактерии и простейшие находятся в воздухе постоянно или в сезонном ритме. Помимо пыльцы и спор, микроорганизмы были обнаружены на суше и в акваториях в дожде, снеге, облаках и тумане. Вся воздушная среда представляет собой взвесь жизнеспособной пыльцы, спор и микроорганизмов, содержание которых уменьшается с высотой. Интенсивность излучения космических лучей на высоте 9 км в десятки раз выше, чем на уровне моря, а на высотах от 15 до 18 км возрастает в сотни раз. Высокогорное распространение микроорганизмов в основном ограничивается потоком резкого ультрафиолетового излучения Солнца, которое убивает все живые существа.
Можно утверждать, что вся тропосфера, высота которой составляет 8-10 км на полярных широтах и 16-18 км на экваторе, более или менее населена живыми организмами, которые находятся в ней временно или постоянно. Уже в тропопаузе резко меняются физические и температурные характеристики биосферы, в частности прекращается интенсивное турбулентное перемешивание воздушных масс. Стратосфера, расположенная выше тропопаузы, вряд ли пригодна для существования микроорганизмов. Верхняя граница биосферы, или области существования жизни, довольно отчетливо видна в тропопаузе. Однако верхний предел интродукции спор и микроорганизмов, определяющий «поле устойчивости жизни» (живые организмы существуют, но не размножаются), возможен вплоть до верхней границы стратосферы. [4, с. 48]
Поэтому ареал распространения живых организмов ограничен в основном тропосферой. Например, верхняя граница полета орлов находится на высоте 7 км; растения в горных системах и насекомые в воздухе не распространены дальше 6 км; верхний предел постоянного проживания человека - 5 км, посевных площадей - 4,5 км, леса в горных системах тропиков вырастают не более чем на 4 км.
Тропосфера - это воздушная среда, в которой осуществляется только движение организмов, часто с помощью специально приспособленных для этого органов.
Верхние слои тропосферы и стратосферы, в которые могут быть занесены микроорганизмы, а также самые холодные и самые теплые регионы земного шара, где организмы могут существовать только в состоянии покоя, называются парабосферой.
Вся биосфера включает гидросферу - озера, реки, моря и океаны. В морях и океанах наибольшая концентрация жизни сосредоточена в эвфотической зоне, куда проникает солнечный свет. Обычно его глубина не превышает 200 м в морях и континентальных пресноводных бассейнах. Именно в фотосинтезе при фотосинтезе концентрируются все фотосинтезирующие организмы и образуются первичные биологические продукты.
Афотическая зона (меланобиосфера), начинающаяся на глубине 200 м, характеризуется темнотой и отсутствием фотосинтезирующих растений. Это водная среда обитания активно перемещающихся животных. В то же время мертвые растения, экскременты и трупы животных непрерывным потоком поднимаются через него на дно морей и океанов.
До сих пор нет четкого представления о нижней, литосферной границе биосферы. В большинстве работ, посвященных биосфере, указано, что ее нижняя граница по континентам в среднем составляет 2–3 км. Здесь при низких условиях температуры и давления по сравнению с более глубокими слоями, но с участием живых организмов (микроорганизмов) и воды миграция химических элементов прекращается.
Микробиологические исследования показывают, что микроорганизмы также присутствуют в пластовых водах, окружающих нефть, даже если сама нефть стерильна.
Под океанами литосферная граница биосферы, вероятно, находится на 0,5–1,0 км и, возможно, на 3,0 км ниже уровня земли. Однако существует более обоснованное предположение, что только слой донных отложений мощностью 200-250 м может быть заселен микроорганизмами. Достоверно доказано, что микрофлора обитает в донных отложениях толщиной от 5 см (Черное море) до 10-12 м (Тихий и Индийский океан) и 114 м (Каспийское море). Несмотря на интенсивное бурение, достоверных сведений о более глубоком проникновении жизни в литосферу нет. Определить точную массу и объем биосферы очень сложно, поскольку точное расположение ее вертикальных границ неизвестно. Мы можем говорить только о примерных значениях этих свойств. Масса всей биосферы (атмосфера + гидросфера + литосфера в границах биосферы) составляет 3 • 109 миллиардов тонн или 0,05% массы Земли, а объем составляет 10 миллиардов км3 или 0,4% объема Земли.