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 |
|
|
|
|
|
|
|