Биосфера (обитаемое пространство) — это тонкая оболочка Земли толщиной всего лишь в 20 км
Глубина проникновения живых организмов в педосферу определяется глубиной выветривания горных пород, зависящей от климата.
Педосфера, как правило, обжита на глубину до 5 м. Исключения — дождевые черви, обнаруженные на Урале на глубине 8 м, хода термитов, найденные в трок, джунглях острова Мадагаскар на глубине 25 — 50 м и анаэробные бактерии в нефтяных месторождениях на глубине до 4000 м. Над землей растения редко поднимаются выше 50 м из-за сил земного притяжения, противодействующих подъему воды; мамонтовые деревья в Северной Америке достигают высоты 120 м. В атмосфере и гидросфере к важнейшим факторам, ограничивающим распространение живых организмов, относятся содержание кислорода и температурные условия. Если длительный период времени температура среды обитания составляет ниже 0 °С, то число видов резко падает, лишь теплокровные животные могут приспособиться к таким неблагоприятным условиям. Птицы поднимаются на высоту до 2000 м, насекомых обнаруживали на высоте до 4000 м.
С учетом наличия органики в биосфере последняя простирается в атмосфере только на высоту до 10 км (благодаря пассивному переносу ветром цветочной пыльцы и спор бактерий). В глубоководных океанических впадинах анаэробные бактерии обнаружены на глубине до 10 000 м.
С экологической точки зрения биосферу можно подразделить на суббиосферы, причем атмосфера как временно обитаемая среда специально не рассматривается:
- геобиосфера — обитаемые пространства литосферы и педосферы (почвы и т. п.);
- гвдробиосфера — обитаемые пространства гидросферы (моря, пресные озера, реки);
- антропобяосфера — обитаемые пространства с человеческой доминантой (культурные ландшафты, города).
Дальнейшее подразделение суббиосфер приводит к мегабиомам (Шуберт):
- гобиосфера: земноводные и наземные мега-биомы;
- тдробиосфера: морские и пресноводные, мега-биомы;
- антропобиосфера: искусственные мегабиомы.
Суббиосферы построены на биомах, или макроэкосистемах, к которым по происхождению могут быть отнесены биоценозы одного вида. Наземные биомы определяются такими абиотическими факторами, как температура, осадки и испарение, к часто могут быть выделены по растительным формациям, а водная среда — по концентрации веществ (солей, О2). Г. Вальтер представил связь температуры и количества осадков в экологический климат, диаграммах по временам года.
Диаграмма. Экологический климат в диаграммах по временам года.
Анализируя территоральное распределение, он пришел к выводу о делении биогеосферы на 9 биомов, которые частично выходят за пределы границ растительных формаций и, прежде всего, за пределы зон обитания животных. Живые организмы по экологическим условиям могут быть четко отнесены к oпpeдeлённым биомам (эндемичность), но, как правило, виды переходят через границы и смешиваются.
Рисунок. Пределы зон обитания животных.
Переходные и обменные зоны между двумя, иногда тремя биомами Вальтер обозначает как экотоны.
В ряду биомов и зкотонов выделяют оробиомы (обитателей гор с градацией по высоте) и почвенную среду с ее населением (педобиомы). Педобиомы не соотносятся с климатически обусловленными типами почв вследствие разных свойств подпочвенных горизонтов (например, болота, скальный грунт). Педобиомы развиваются лишь на малых площадях, как, например, манговые заросли в узких зонах побережий.
Биом: климат | Почвенные зоны | Растительные зоны |
Экваториальный: с суточными изменениями климата, почти всегда постоянная влажность | Экваториальные бурые суглинки, сухие почвы — латозолы | Вечнозеленый тропический влажный пес, сезонные особенности практически отсутствуют |
Тропической: с летними дождями и прохладным засушливым периодом (влажно-сухой) | Красные суглинки или красноземы, почвы предгорной саванны | Тропический лес, сбрасывающий листья, или саванны |
Субтропический: сухой климат пустыни, редкие кратковременные дожди | Серозёмы и сырозёмы (основные почвы пустынь) и солончаковые почвы | Субтропическая растительность пустынь, каменный грунт определяет картину ландшафта |
Средиземноморский: с зимними дождями и летней засухой (аридно-гмидный) | Средиземноморские буроземы, часто окаменевшая земля | Жестколиственные растения (склерофилы), чувствительные к продолжительным морозам |
Умеренно теплый: с максимумом дождей летом или мягкий морской | Красные или желтые лесные почвы, слегка подзолистые | Вечнозеленый лес умеренного климата, слегка чувствительный к морозам |
Умеренно континентальный (нормальный): типично умеренный, с кратковременными зимами холодами | Лесные бурозёмы или серые лесные | Неморальная, зимой опадный лиственный лес, морозостойкий |
Континентальный: умеренно сухой, с холодными зимами | Черноземы, каштанозёмы, буроземы до сероземов | Степи до пустынь, жаре только летом, морозостойкие |
Бореальный: умеренно холодный, с прокладным летом (длинная зима) | Подзолы или почвенночно-гумусовые бледные (отбеленные) земли | Бореальные хвойные леса (тайга), весьма морозоустойчивые |
Полярный: арктический и антарктический с очень коротким летом | Богатые гумусом земли тундры с сильными проявлениями солифлюкции | Безлесная растительность тундры, чаще на слое вечной (многолетней) мерзлоты |
Биогеографы делят Землю с точки зрения генетически родственных связей; согласно таким связям устанавливается градация области обитания животных с переходными зонами смешанной фауны, сравнимыми с экотонами.
Рисунок. Области распространения видов.
Из всех элементов, сосредоточенных в атмосфере, литосфере и гидросфере, живые существа потребляют только некоторые из них (рис. Б).
Рисунок. Распределение химических элементов в сферах Земли.
В элементарном составе биосферы они представляют собой самостоятельную систему, использование которой человеком может привести к структурным изменениям. 98% биосферы могут быть сведены к одному основному структурному элементу с формулой (СН2О), например глюкоза (С6Н12О) и целлюлоза являются полимерами (СН2О). Благодаря фотосинтезу в химических соединениях углеводов, прежде всего растений, и в молекулах белка и жира животных накапливается солнечная энергия.
Биомассу Земли составляют растения (99% — автотрофные и 0,9% — гетеротрофные) и животные (лишь 0,1%).
Пространственное распределение биомассы на Земле зависит от валовой первичной продукции. Последняя содержит вещества, полученные в результате фотосинтеза и хемосинтеза, включая и вещества, использованные при дыхании. Первичная чистая продукция (ПЧП) — это биомасса, которая остается в экосистеме за вычетом веществ, используемых в процессе дыхания (ПЧП = чистая доля ассимиляции х индекс поверхности листьев х длительность вегетационного периода).
| Первичная чистая продукция (сухой остаток) | Биомасса (сухая субстанция) | |||||
| Территория | Рассеяние | Среднее | Всего | Рассеяние | Среднее | Всего |
Тип биома | (106 км2) | (г • м-2 • год-1) | (г • м-2 • год-1) | (106 • год-1) | (кг/м2) | (кг/м2) | (106т) |
Троп, джунгли | 17,0 | 1000-3500 | 2200 | 37,4 | 6-80 | 45 | 765 |
Тропический лес с сезонными дождями | 75 | 1000 - 2500 | 1600 | 12,0 | 6-60 | 35 | 260 |
Леса умеренного климата |
|
|
|
|
|
|
|
- вечнозеленые | 5.0 | 600 - 2500 | 1300 | 65 | 6-200 | 35 | 175 |
- сбрасывающие листву | 7,0 | 600 - 2500 | 1200 | 8,4 | 6-60 | 30 | 210 |
Тайга | 12,0 | 400 - 2000 | 800 | 9,6 | 6-40 | 20 | 240 |
Лес и кустарники | 8,5 | 250-1200 | 700 | 6,0 | 2-20 | 6 | 50 |
Саванны | 15,0 | 200 - 2000 | 900 | 13,5 | 02-15 | 4 | 60 |
Степи | 9,0 | 200-1500 | 600 | 5,4 | 02-5 | 1,6 | 14 |
Тундры, и альпийские биомы | 8,0 | 10-400 | 140 | 1,1 | 0,1-3 | 0,6 | 5 |
Пустыни и полупустыни | 18,0 | 10-250 | 90 | 1.6 | 0,1-4 | 0,7 | 13 |
Экстремальные пустыни |
|
|
|
|
|
|
|
(скалы, песок, лед) | 24,0 | 0-10 | 3 | 0,07 | 0-0,2 | 0,02 | 0,5 |
Культивируемые земли | 14,0 | 100 - 4000 | 650 | 9,1 | 0,4-12 | 1 | 14 |
Болота | 2,0 | 800 - 6000 | 3000 | 6,0 | 3-50 | 15 | 30 |
Озера и реки | 2,0 | 100-1500 | 400 | 0,8 | 0-0,1 | 0,02 | 0,05 |
Континенты | 149 | - | 782 | 117,5 | - | 122 | 1837 |
Мировой океан | 332,0 | 2-400 | 125 | 41,5 | 0-0,005 | 0,003 | 1,0 |
Литораль | 0,4 | 400-1000 | 500 | 0,2 | 0,005 - 0,1 | 0,02 | 0,008 |
Континентальный шельф | 26,6 | 200 - 600 | 360 | 9,6 | 0,001-0,04 | 0,001 | 027 |
Зоны водорослей и рифы | 0,6 | 500 - 4000 | 2500 | 1,6 | 0,04-4 | 2 | 1,2 |
Эстуарии | 1,4 | 200 - 4000 | 1500 | 2,1 | 0,01-4 | 1 | 1,4 |
Моря | 361 | - | 155 | 55,0 | - | 0,01 | 3,9 |
Моря и континенты | 510 | - | 336 | 172,5 | - | 3,6 | 1841 |
Первичная чистая продукция биосферы |
|
|
|
|
|
|
|