Радіоактивна речовина.

6. Космічна речовина (наприклад, метеорити).

Отже, біосфера - це та область Землі, яка охоплена впливом живої речовини. Біосферу як місце сучасного проживання організмів разом із самими організмами можна розділити на три підсфери (рис. 2):

аеробіосферу, населену аеробіонтамі, субстратом життя яких служить волога повітря;

гідробіосферу - глобальний світ води (водна оболонка Землі без підземних вод), населений гідробіонтами;

геобіосферу - верхню частину земної кори (літосфера), населену геобіонтамі.

Гідробіосфера поділяється на світ континентальних, головним чином прісних, вод - аквабіосферу (з аквабіонтами) і область морів і океанів -марінобіосферу (з марінобіонтамі).

Рис. 2. Загальна структура біосфери

Геобіосфера складається:

з області життя на поверхні суші - террабіосфери (з террабіонтамі), яка поділяється на фітосферу (від поверхні землі до верхівок дерев) і педосферу (грунту і лежачим під ним підґрунтям, нерідко сюди включають всю кору вивітрювання) з педобіонтами; узлітобіосфери - життя в глибинах Землі (з літобіонтами, що живуть в порах гірських порід).

Літобіосфера складається з двох шарів: гіпотерра-біосфери - шар, де можливе життя аеробів (або подтеррабіосфера) і теллуробіосферу - шар, де можливе проживання анаеробів (або глибинобіосфера). Життя в товщі літосфери існує в основному в підземних водах.

Подібні шари існують і в гідробіосфері, але вони пов'язані головним чином з інтенсивністю світла. Виділяють три шари: фотосферу - яскраво освітлену, дісфотосферу - спостерігаються сутінки (до 1% сонячної інсоляції), афотосферу - абсолютна темрява, де неможливий фотосинтез.

Лімітуючим фактором розвитку життя в аеробіосфері служить наявність крапель води і позитивних температур, а також твердих аерозолів, що піднімаються з поверхні Землі. Від вершин дерев до висоти найбільш частого розташування купчастих хмар простягається тропобіосфера (з тропобіонтамі). Вище тропобіосфери лежить шар мікробіоти - альтобіосфера (з альтобіонтами). Над нею тягнеться простір, куди життя проникає лише випадково і не часто, де організми не розмножуються, - парабіосфера.

На великих висотах в горах, там, де вже неможливе життя вищих рослин і взагалі організмів-продуцентів, але куди вітри приносять з більш низьких вертикальних поясів органічну речовину і де при негативних температурах повітря ще досить тепле від прямої сонячної інсоляції для існування життя, розташована висотна частина террабіосфери - еолова зона. Це царство членистоногих і деяких мікроорганізмів - еолобіонтів.

Життя в океані досягає його дна. У глибинах літосфери є два теоретичних рівня поширення життя - ізотерма 100 ° С, нижче якої при нормальному атмосферному тиску вода кипить, а білки згортаються, і ізотерма 460 ° С, де при будь-якому тиску вода перетворюється на пару. Життя в глибинах Землі фактично не існує нижче 3-4 км, максимум 6-7 км і лише випадково в неактивних формах може проникнути глибше - в гіпобіосферу («під-біосферу» - аналог парабіосфери в атмосфері). Слід зазначити, що де залягають біогенні породи, розташована метабіосфера. Метабіосфера, починається з поверхні Землі, простирається далеко в глиб літосфери та плавно зникає в тих місцях, де процеси метаморфозу гірських порід стирають ознаки життя.

Між верхньою межею гіпобіосфери і нижньої парабіосфери лежить власне біосфера - зубіосфера. Її найбільш насичений життям шар називають біофільмом, або, за В. І. Вернадського (1926), «плівкою життя».

Вище парабіосфери розташована апобіосфера, або «над-біосфера», де спостерігаються надмірні біогенні речовини (її верхню межу важко визначити). Під метабіосферою розташована абіосфера («небіосфера»).

Весь шар сучасного або минулого впливу життя на природу Землі називають мегабіосферою, а разом з артебіосферою (простором людської експансії в навколоземному космосі) - панбіосферою.

Таким чином, «поле існування життя», особливо активного, за новітніми даними, обмежене у вертикальному відношенні до висоти близько 6 км над рівнем моря, до якої зберігаються позитивні температури в атмосфері і можуть жити хлорофільні рослини (6, 2 км в Гімалаях, 10 км над рівнем моря), на думку інших, — досягає нижніх шарів стратосфери (30 км), де ще трапляються вдосить великій кількості спори й навіть клітини бактерій, грибів і деяких водоростей, що активно вегетують. Іноді верхньою межею біосфери вважають озоновий шар (25-30 км над поверхнею планети), вище від якого живе зазвичай гине під дією космічних випромінювань. Вище, в еоловій зоні, мешкають лише жуки, деякі кліщі, які харчуються зернами рослинного пилку, спорами рослин, мікроорганізмами та іншими органічними частинками, занесеними вітром та ін. Ще вище живі організми потрапляють лише випадково (мікроорганізми можуть зберігати життя у вигляді спор).

Нижня межа існування активного життя традиційно обмежують дном океану і ізотермією 100 °С в літосфері, розташованою відповідно на позначках близько 11 км (10 км на рівнинах і 7—8 км у горах) і, за даними надглибокого буріння на Кольському півострові, близько 6 км. Фактично життя в літосфері поширене до глибини 3-4 км. Починаючи з глибин 0, 5-2 м від земної поверхні кількість живої речовини зменшується в логарифмічній послідовності. На глибинах понад 10 м породи, як правило, вже стерильні. Та навіть у товщі стерильної породи іноді трапляються острівці життя. Найбільші глибини, де знайдено живу речовину — 2-3 км. У нафтових родовищах на цих глибинах виявлено свою, «нафтову», мікрофлору. Нафта залягає також і на значно більших глибинах — до 5-7 км. Припускають, що й у таких глибинних родовищах можна знайти «нафтові» бактерії. Таким чином, вертикальна потужність біосфери в океанічній області Землі сягає більше 17 км, в сухопутній - 12 км.

Парабіосфера ще більш асиметрична, оскільки верхню її межу визначає озоновий екран. Більш значні коливання товщі мегабіосфери, що охоплює осадові породи, але вона не опускається на материках глибше відміток найбільших глибин океану, тобто 11 км (тут температура досягає 200 °С), і не піднімається вище найбільшої щільності озонового екрана (22-24 км), отже, її максимальна товщина 33-35км.

Теоретично межі біосфери ширші, оскільки в гідротермах дна океану (їх назвали «чорними курцями» через темний колір вивергаючої води) на глибинах близько 3 км виявлені організми при температурі до 250 °С (рис. 3).

Рис. 3. «Чорний курець», його висота близько 120 м (для порівняння

наведено силует «Адміралтейства» в Санкт-Петербурзі)

При тиску близько 300 атмосфер вода тут не кипить (межі життя обмежені точками перетворення води в пару і згортання білків). Перегріта рідка вода виявлена в літосфері до глибин 10, 5 км. Глибше 25 км, за оцінками, повинна існувати критична температура 460 ° С, при якій при будь-якому тиску вода перетворюється на пару і життя принципово неможливе.

У цілому екологічний діапазон поширення живої речовини досить великий.

♦ У 1977 р. в океані на глибині кількох кілометрів було знайдено гарячі вулканічні зони, в яких за температури 350 °С існують численні термофільні бактерії (вода там не кипить через високий тиск і велику концентрацію солей).

♦ В експериментах американського дослідника Р. Камерона синьозелені водорості протягом кількох місяців не втрачали життєздатності в умовах, що відповідали марсіанським.

♦ Жива речовина не гине в рідкому азоті (на цій властивості
грунтуються методи кріоконсервації всіляких живих організмів).

♦ Деякі види, наприклад ті ж таки синьозелені водорості, не гинуть під дією потужного іонізуючого випромінювання й оселяються в епіцентрі ядерного вибуху вже через кілька днів після його здійснення.

Жива речовина здатна зберігатися навіть в умовах відкри­того Космосу. Так, третя експедиція американських астронавтів забула на Місяці телекамеру. Коли через півроку її повернули на Землю, на внутрішньому боці кришки було виявлено земні бактерії, котрі без будь-яких шкідливих наслідків пережили тривале перебування за межами рідної планети.

Проте слід пам'ятати, що, незважаючи на свої великі потенційні можливості, «працює» жива речовина лише в межах біосфери.