Биосфера и географическая оболочка: законы зональности и целостности

Биосфера (от греч. 'биос' — жизнь и 'сфера' — шар) — оболочка Земли, заселенная живыми организмами и преобразованная продуктами их жизнедеятельности. Основоположником современного учения о биосфере является великий ученый Владимир Иванович Вернадский.

Границы биосферы:

- Верхняя граница: озоновый экран в стратосфере (высота 20–25 км), выше которого жесткий ультрафиолет убивает все живое (предел распространения спор бактерий).

- Нижняя граница в гидросфере: дно глубочайших океанических желобов (Марианская впадина, около 11 км).

- Нижняя граница в литосфере: изотерма +100°C (глубина 3.5–4.5 км в нефтеносных пластах, где встречаются анаэробные термофильные бактерии).

В.И. Вернадский доказал, что живое вещество (совокупность всех организмов планеты) представляет собой мощнейшую геологическую силу планеты. Организмы выполняют газовую (фотосинтез создал кислородную атмосферу), концентрационную (накопление кремния диатомеями, кальция кораллами и моллюсками с образованием мела и известняка), окислительно-восстановительную и биохимическую функции.

Географическая оболочка — целостная непрерывная оболочка Земли, в пределах которой взаимопроникают, соприкасаются и взаимодействуют литосфера, тропосфера, гидросфера и биосфера.

Главные законы географической оболочки:

1. Закон целостности: неразрывная взаимосвязь всех компонентов природы. Изменение хотя бы одного элемента (например, вырубка леса) неизбежно ведет к падению уровня грунтовых вод, смыву почв, обмелению рек и опустыниванию территории.

2. Круговорот веществ и энергии: непрерывный обмен веществом между геосферами (круговорот воды, углеродный цикл, биологический круговорот зольных элементов).

3. Ритмичность явлений: повторяемость природных процессов во времени:

- Суточная ритмика (фотосинтез днем, бризы, суточные колебания температур);

- Годовая (сезонная) ритмика (листопад, миграции птиц, половодья);

- Многовековая ритмика (колебания климата, солнечные 11-летние циклы, ледниковые эпохи).

Основоположник научного почвоведения Василий Васильевич Докучаев в конце XIX века сформулировал всемирный закон географической зональности: климат, почвы, растительность и животный мир закономерно распределяются по поверхности суши в виде параллельных широтным кругам природных зон.

Причина зональности — шарообразная форма Земли и наклон оси вращения, обуславливающие неравномерное распределение солнечной радиации от экватора к полюсам.

Природные зоны суши (от экватора к полюсам):

- Влажные экваториальные леса (гилеи / сельва): красно-желтые ферраллитные почвы, гигантское биоразнообразие (ярусность, лианы, эпифиты);

- Саванны и редколесья: чередование влажного и сухого сезонов, высокотравье, баобабы, стада копытных;

- Тропические и субтропические пустыни: скудная растительность, солончаки;

- Степи: недостаток влаги, безлесье, господство злаков (ковыль, типчак) и плодороднейшие черноземы планеты;

- Тайга: хвойные бореальные леса (ель, лиственница, сосна) на подзолистых почвах;

- Тундра: безлесье, мохово-лишайниковый покров, карликовые березы на глеевых мерзлотных почвах;

- Арктические ледяные пустыни: постоянный ледниковый или снежный покров.

Высотная поясность (высотная зональность) — закономерная сменяемость природных комплексов и ландшафтов по мере подъема в горы от их подножия к вершинам.

Причина высотной поясности: падение температуры воздуха с высотой (в среднем на 0.6°C на 100 м) и изменение количества осадков (до определенной высоты осадки растут из-за конденсации влаги на наветренных склонах, а затем падают).

Закономерности высотной поясности:

1. Базовый нижний пояс всегда совпадает с широтной природной зоной, в которой расположено подножие горы.

2. Чем ближе гора к экватору и чем выше ее абсолютная высота, тем богаче и разнообразнее спектр ее высотных поясов (полный спектр от экваториального леса до вечных снегов наблюдается на склонах вулкана Чимборасо в Андах или Килиманджаро в Африке).

3. В Заилийском Алатау (Северный Тянь-Шань, Казахстан) снизу вверх сменяются: степи (до 800 м) -> лиственные леса из яблони Сиверса и осины (800–1400 м) -> темнохвойные леса из реликтовой ели Шренка (1400–2600 м) -> субальпийские и альпийские луга (2600–3500 м) -> нивально-гляциальный пояс вечных снегов и ледников (выше 3500 м).