Скульптуры земной поверхности - Николай Александрович Флоренсов
Биосфера как особая, совершенно своеобразная оболочка нашей планеты, как сфера жизни была выделена из других наружных шаровых поясов или оболочек Земли еще во второй половине прошлого века знаменитым австрийским геологом Э. Зюссом. Под биосферой этот ученый (ему, кстати сказать, принадлежит первый в истории науки обзор и создание общей тектонической и геоморфологической картины мира в его сочинении «Лик Земли») понимал совокупность всего живого, все живые организмы на Земле. Впоследствии другие ученые, преимущественно зарубежные, придавали слову «биосфера» несколько различный смысл. В нашей стране, да теперь и во всем мире понятие о биосфере как об оболочке жизни, явлениях, следствиях, веществе, с ней связанных, после классических трудов одного из величайших естествоиспытателей и мыслителей XX века, Владимира Ивановича Вернадского, прочно вошло в естествознание. Здесь нет нужды рассматривать понятие о биосфере во всех деталях. Напомним, что верхняя граница биосферы, по современным данным, совпадает с границей тропосферы (12–16 км над уровнем океана), хотя в наш космический век, когда космонавты подолгу трудятся, а растения хорошо растут в космических кораблях, должна быть пересмотрена. Нижняя же граница как предел распространения в глубь Земли анаэробных бактерий определяется опять-таки без учета антропогенных воздействий (например, в виде глубоких шахт и еще более глубоких буровых скважин) от десятков метров до двух-трех километров. Основная масса живого вещества на суше сосредоточена в тонком приземном слое, но зато захватывает всю толщу гидросферы. И здесь мы должны ненадолго остановиться и вспомнить, о чем говорилось в начале этого раздела.
Биосфера, естественно, пронизывает и наполняет собой, скупо или щедро — смотря по обстоятельствам астрономического и климатического порядка, тонкую верхнюю часть земной коры, всю гидросферу, вероятно и подземную также, и нижнюю часть омывающей их атмосферы. Но при этом ясно, что в вертикальном разрезе, секущем соответственные части этих оболочек, биосфера имеет различную «плотность», что она неодинаково насыщена жизнью и всеми производными от нее явлениями. Оказывается, что особо высокое насыщение приурочено как раз-к границам, точнее, к переходным зонам соседних геосфер. Выходит, что именно активность, неустойчивость, интенсивность превращений материи и энергии в таких зонах обеспечивают, причем в масштабе всего земного шара, наиболее благоприятные экологические условия для концентрации и функционирования живого вещества. Это обстоятельство чрезвычайно важно и само по себе как для понимания современной структуры биосферы в вертикальном разрезе, так и для понимания ее длительной истории, обнимающей весь «геологический возраст» Земли, т. е. около 3–4 млрд. лет.
Если пока отвлечься от гидросферы, то мы увидим, что биосфера как бы обволакивает сушу, то редея, то уплотняясь, изгибаясь соответственно неровностям рельефа и примерно повторяя их очертания. Тесного примыкания, как бы придавленности биосферы к рельефу земной коры (поверхности довольно консервативной относительно других поверхностей наружных геосфер, но, конечно, также изменчивой во времени), когда мы переходим в пределы водоемов, как будто нет. Все водные глубины, даже в высоких широтах, несут в себе жизнь. И все же это не меняет сути дела. Разнообразными формами жизни насыщен главным образом верхний слой гидросферы, он же слой взаимодействия ее с атмосферой, так сказать «световой ярус», в пределах которого протекает фотосинтез растений — одно из начал всякой жизни. Этот слой не превосходит 200–250 м, составляющих предел и для ветрового перемешивания воды и внесения при этом особенно большого количества кислорода в толщу вод. Это и есть планктонная пленка жизни, по В. И. Вернадскому, по своей роли главнейшая граница в вертикальном разрезе биосферы. Большая часть последнего в глубоких водоемах населена, как известно, свободно плавающими организмами нектоном и по плотности населения во много раз уступает планктонной пленке. Наконец, в придонных слоях водоемов и иловых водах, пропитывающих донные осадки, мы находим еще одну пленку сгущенной биосферы — бентальную, где, кроме функционирования разнообразной жизни, еще накапливается конечная биопродукция гидросферы, неассимилированная живым веществом, и где идет накопление органогенных осадков. Громадное значение этой нижней границы биосферы, связанной с глубокими водоемами, очевидно. Но очевидно также, что нижняя пленка жизни в гидросфере развивается на рельефе дна. Опираясь, так сказать, на этот рельеф, донная пленка жизни активно его преобразует как за счет жизнедеятельности организмов, так и за счет настилания органических остатков.
Биосфера по классическому определению — сфера живого вещества на Земле. Общее количество этого вещества В. И. Вернадский считал даже постоянным, что в настоящее время оспаривается. Исключительность обладания сферой жизни одной нашей планетой почти доказана. Но геологически понятие о биосфере должно быть расширено. Имеется в виду роль биосферы, следствия ее существования во всём обозримом геологическом времени. Если на других, более или менее нам известных планетах биосферы не было, то и развитие, скажем, марсианской или венерианской коры, так же как и их рельефа, шло отличным путем. Ведь в составе так называемой осадочной оболочки, целиком входящей в земную кору, огромную роль играют органогенные породы, образованные хотя и неживым веществом, но при изначальном непременном и во многих случаях исключительном участии живого вещества. Такие породы слагают мощные толщи преимущественно морского происхождения, но также озерного и континентального, причем в последнем случае в них по ряду бесспорных признаков можно выделить отложения глубоководные, мелководные, прибрежные, а также отложения древних, давно исчезнувших озер, болот, рек. Древнейшие из них (архейские) изменены до почти полной неузнаваемости; среди молодых — мезозойских и кайнозойских — есть и такие, обстановка первоначального накопления которых и роль совершенно определенных элементов биосферы очевидны. Геология научилась детально их дифференцировать. Структурные и вещественные признаки осадочных пород рассказывают нам и о былых, палеогеографических условиях их образования, об общих чертах рельефа того времени и даже об общих, особенностях современной им биосферы. Количественная роль первоначально органических горных пород в земной коре огромна. Они образованы мертвым веществом, но связаны с деятельностью биосферы, существуя за счет когда-то живого вещества. С такой точки зрения мы должны признать, что точного «дна» геобиосферы, ее количественного итога за всю историю Земли и вместе с тем и рельефа этого дна мы пока не знаем.
К ископаемым продуктам деятельности биосферы, образованным на ранних этапах ее развития, относятся шунгиты, графитовые гнейсы, углерод которых имеет, по мнению большинства ученых, органическое происхождение, мраморы, т. е. перекристаллизованные известняки, многие (если не подавляющая часть) обычные известняки, горючие сланцы, антрациты, каменные и бурые угли, настоящие яшмы, многие кремнистые сланцы и т. д. Все эти породы порождены биосферой, порождаются и сейчас, и мы можем наблюдать все детали, всю физику и химию ранней перестройки их материала или материала отделения от них в результате сложных реакций первоначально живого вещества.
Известно, что современная атмосфера, ее кислородная часть, образована биосферой, вероятно, в середине или конце
