Раздел 1. Введение в учение о биосфере

Тема 1. Введение. Учение о биосфере В.И. Вернадского.

1. Предпосылки создания «Учения о биосфере». Представление о биосфере как «области жизни» и создании целостного учения В.И. Вернадским.

2. Космологический смысл учения В.И. Вернадского.

3. Общие представления о геосферах

1. Предпосылки создания «Учения о биосфере». Представление о биосфере как «области жизни» и создании целостного учения В.И. Вернадским.

В учении о биосфере сливаются воедино науки о Земле, жизни и космосе. Наиболее полная и глубокая концепция биосферы принадлежит В. И. Вернадскому. Последующие разработки его последователей касаются преимущественно частных биологических и экологических проблем. До сих пор часть ученых продолжает трактовать биосферу как совокупность всех живых организмов, а ведь в учении о биосфере речь идет о той части нашей планеты, которая пронизана солнечными лучами и жизнью. Биосфера определяет изменчивый и прекрасный облик Земли. Мы всецело принадлежим биосфере — и телом, и духовной жизнью, прошлым и будущим, став ее органом самопознания и преобразования.

В.И.Вернадский первым понял это. Но были и предшественники. В монографии «Биосфера» он упомянул имя великого французского натуралиста Ж.-Б.Ламарка (1744—1829) как одного из натуралистов-философов начала XIX в., высказавшего мысль о большой геологической значимости жизнедеятельности организмов. Двадцать лет спустя в статье, посвященной ноосфере (1945), Вернадский писал, что понятие «биосфера» (область жизни) «введено было в биологию Ж.-Б.Ламарком, а в геологию — Э.Зюссом...».

Во времена Ламарка данный термин употреблялся лишь в смысле «сферический организм», правда, этому ученому принадлежат замечательные высказывания о геологической роли живых организмов, которые предвосхитили некоторые положения учения о биосфере, но не смогли войти в биологию. Знаменитый австрийский ученый-геолог Э.Зюсс ввел многие термины, некоторыми мы пользуемся и по сей день, в том числе термин «биосфера», но о сущности биосферы он почти ничего не написал. По-видимому, ученый отождествлял биосферу с «пространственно ограниченной совокупностью организмов». О биосфере как оболочке планеты Э.Зюсс и его последователи говорили вскользь, перечисляя сферы Земли.

Первые сведения о биосфере получили студенты Сорбонны (Франция), которым В. И. Вернадский читал лекции по геохимии в 1923—1924 гг. Эти лекции вдохновили французских ученых Т. Шардена и Э. Леруа на глубокие раздумья о сущности человека. Леруа вскоре написал научно-философские работы о ноосфере (сфере разума), оставив на втором месте идеи о биосфере.

В начале XX в. биосфера отождествлялась с пленкой жизни и потому ускользала от глобальных взглядов геологов и географов ввиду своей ничтожности, малости по сравнению с величественными атмосферой, гидросферой, земной корой и недрами. Идеи В.И.Вернадского о живом веществе и биосфере быстро нашли отклик в узком кругу специалистов, но общественная мысль опоздала без малого на полвека. Рассмотрим, в чем заключается сущность учения Вернадского о биосфере.

Биосфера (от греч. bios - жизнь, sphaira - шар) –(переводится как область жизни)область системного взаимодействия живого и костного вещества планеты, «область жизни», пространство на поверхности земного шара, в котором распространены живые существа.

Фактически это целостная оболочка планеты, организованная в своих существенных чертах деятельностью всех живых организмов – их прошлой и современной жизнью в течение долгого геологического времени.

Термин был введен в 1875 г. австрийским геологом Эдуардом Зюссом. Обсуждая особенности Земли как планеты, он писал: «Одно кажется чужеродным на этом большом, состоящем из сфер небесном теле, а именно органическая жизнь… На поверхности материков можно выделить самостоятельную биосферу». Э.Зюсс, таким образом, рассматривал биосферу в чисто топологическом смысле – как пространство, заполненное жизнью, как область взаимодействия основных оболочек Земли: атмо-, гидро- и литосферы, где встречаются живые организмы.

Еще раньше, в 1802 г., знаменитый французский ученый Ж.Б.Ламарк, не употребляя термина «биосфера», отметил планетарную роль жизни в формировании земной коры как в настоящее время, так и в прошлые этапы истории планеты, предвосхитив таким образом современный взгляд на это понятие. Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

С работ Зюсса датируется начало биологического представления о биосфере, как о совокупности организмов, населяющих Землю, как о живой оболочке планеты. Такого взгляда придерживались многие русские географы, например Н. М. Сибирцев (1899), Д. Н. Анучин (1902), П. И. Броунов (1910), А. А. Григорьев (1948), английский исследователь и философ Дж. Бернал (1969). Французские учёные Э. Леруа (1927) и П. Тейяр де Шарден (1965, 1969) также взяли за основу определение Зюсса, однако трактуют его в идеалистическом плане. Согласно Тейяру, биосфера – живой пласт планеты – одна из стадий воплощения Бога.

На рубеже XIX – XX вв. идея о глобальном влиянии жизни на природные явления была обоснована в трудах крупнейшего ученого-почвоведа В.В. Докучаева. В России постепенно складывалось представление о единстве человека и природы, о тех проблемах, с которыми неизбежно столкнется человечество при необузданном стремлении всецело подчинить себе природу. Вообще идея цельного знания, основанного на органической полноте жизни, принадлежит русской философии. Она легла в основу направления общественной жизни, получившего название «русский космизм». Русский космизм не был научной школой, а представлял умозаключение русской демократической интеллигенции: Человек – составная часть Природы; Человека и Природу не следует противопоставлять друг другу, их следует рассматривать в единстве; Человек и окружающая среда – это части единого, Вселенной. Именно тогда в научной среде засверкали имена психолога и физиолога И. М. Сеченова, химика Д. И. Менделеева, почвоведа В. В. Докучаева, основоположника космонавтики К. Э. Циолковского. К плеяде этих выдающихся ученых принадлежит и В. И. Вернадский.

В жизни великих мыслителей, к числу которых безусловно относится Владимир Иванович Вернадский, главное – творчество. Казалось бы, рассказывать об их жизненном пути разумнее всего во взаимосвязи с творческой биографией.

Однако творческий путь Вернадского чрезвычайно трудно представить в виде последовательного ряда событий. Обычно Вернадский вел параллельно несколько научных исследований. Кроме того, занимаясь какой-нибудь наукой, он вовсе не ограничивался относящимся к ней конкретными проблемами, а охватывал мыслью огромные области знания, чаще всего на стыке нескольких наук. Об этом можно судить хотя бы по названиям наук, прославивших его имя: геохимия, радиология, биогеохимия.

Но самое важное: для Вернадского наука была средством познания природы. Он не был специалистом в какой-то одной науке или даже в нескольких науках. Он блестяще знал добрый десяток наук, но изучал природу, которая неизмеримо сложнее всех наук, вместе взятых. Он размышлял над природными объектами, над их взаимосвязями.

Вернадского интересовали сначала частные проблемы биогеохимии, связанные прежде всего с минералогией. Например, судьба так называемого каолинового ядра сложных силикатов (полимерных форм окиси кремния). Но вскоре он перешел к обобщениям, оценивая геохимическую роль живого вещества. Открывшиеся перспективы научных исследований поразили его. В конце 1919 года он написал в дневнике: «Сейчас я как-то ясно чувствую, что то, что я делаю своей геохимией и живым веществом, есть ценное и большое. И готов это прямо утверждать, уверен, что если не оценят современники, оценит потомство».

Три месяца спустя он вновь отмечает: «Я ясно стал сознавать, что мне суждено сказать человечеству новое в том учении о живом веществе, которое я создал, и что это есть мое призвание… Сейчас я знаю, что это учение может оказать такое же влияние, как книга Дарвина…»

Первыми услышали начала учения о биосфере студенты Сорбонны (Франция), которым Вернадский читал лекции по геохимии в 1923 – 1924 годах. Эти лекции вдохновили французских ученых – Тейяра де Шардена и Э. Леруа – на глубокие раздумья о сущности человечества. Выборочно восприняв мысли, высказанные Вернадским, Э. Леруа вскоре издал две свои научно-философские работы. В них он писал о ноосфере (сфере разума), оставив на втором плане идеи о биосфере.

Идеи Вернадского о живом веществе и биосфере быстро нашли отклик, но лишь в узком кругу специалистов. Общественный резонанс опоздал без малого на полвека – случай не характерный для нашего мобильного научно-технического века.

«Среди огромной геологической литературы отсутствует связный очерк биосферы, рассматриваемой как единое целое, как закономерное проявление механизма планеты, ее верхней области – земной коры».

Так начинается книга В. Вернадского «Биосфера» (1926).

Однако о биосфере Вернадский начал писать еще до выхода в свет этой книги и продолжал писать до конца своих дней. Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли (планеты Солнечной системы) и космоса. А живые организмы, популяции, виды и все живое вещество – это формы, уровни организации биосферы.

Надо исследовать не только внутреннюю структуру живого вещества, его составные части, но и более крупные структуры: биосферу, взаимодействующие сферы Земли и земную кору – область былых биосфер, великую каменную летопись геологической истории, хранилище информации о прошлом земли, об истории жизни.

«Решать биологические вопросы изучением только одного – во многом автономного организма нельзя, - писал Вернадский. – Мы знаем, что организм в биосфере – не случайный гость: он часть сложной закономерной организованности».

Таким образом, заслуга в разработке стройного, целостного учения о биосфере как «области жизни» принадлежит академику В.И. Вернадскому. Он назвал биосферой оболочку Земли, в формировании которой живые организмы играли и играют основную роль. Он выделил в ней три главных компонента: живые организмы (вся их совокупность, так называемое живое вещество); минеральные вещества, включенные живым веществом в биогенный круговорот; продукты деятельности живого вещества, временно не участвующие в биогенном круговороте.

«Жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности, — писал Вернадский. — Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них все время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет, от древнейших археозойских эр до нашего времени. На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

Вернадский понимал под биосферой все части земной коры, которые подвергались в течение геологической истории влиянию организмов. Многие же исследователи, особенно за рубежом, вкладывают в это понятие несколько иной смысл, сужая представление о биосфере и рассматривая ее лишь как ту часть поверхности Земли, которая находится под влиянием деятельности живых организмов в настоящее время. Однако это неверная точка зрения, поскольку состав, структура и энергетика современной биосферы в существенных чертах обусловлены не только настоящей, но и прошлой деятельностью живых организмов.

Учение В.И. Вернадского о биосфере создает теоретическую базу для решения грандиозной задачи всестороннего изучения биосферы как глобальной среды обитания человечества.

Во взглядах В. И. Вернадского особенно важны следующие два положения:

1. Понятие о живом веществе как о ведущем факторе миграции и перераспределения химических элементов на поверхности Земли.

2. Неразрывная связь и единство живых организмов и окружающей среды. Единство биосферы поддерживается непрекращающимся обменом вещества и энергии между средой и организмами. Обмен веществ происходит путем миграции химических элементов, захватываемых и выделяемых организмами в процессе их жизнедеятельности.

До появления работ В. И. Вернадского роль живых организмов на Земле представлялась ученым очень скромной. Действительно, казалось бы, какое может быть сравнение последствий их жизнедеятельности с мощью внутренних сил планеты, вздымающих высочайшие горы, разверзающих океанские пучины, перемещающих целые континенты.

В.И. Вернадский доказал, что, как бы слаб ни был каждый организм в отдельности, все они, вместе взятые, на протяжении длительного отрезка времени выступают как мощный геологический фактор, играющий существенную роль в жизни нашей планеты.

Вернадский утверждал, что вмешательство человека в природные процессы, обусловленное научными достижениями, столь существенно, что следует говорить о новой фазе развития биосферы — ноосфере ("сфере разума"). Труды Вернадского инициировали ряд научных исследований и появление новых направлений — учения о биосфере и ноосфере, биогеохимии.

Биосфера представляет собой сложнейшую планетарную оболочку жизни, населенную организмами, составляющими в совокупности живое вещество. Это самая крупная (глобальная) экосистема Земли – область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. Совокупная деятельность живых организмов в биосфере проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.

Конечно, и до Вернадского, и после него высказывались и высказываются разные идеи о биосфере. Изданы соответствующие труды, более или менее обстоятельные. И все-таки учение Вернадского о биосфере продолжает оставаться наиболее цельным, завершенным, основополагающим. Хотя не все ученые и не во всем с ним согласны.

Изучение биосферы становится все более важной и актуальной задачей. Это вызвано непрерывно возрастающим и усложняющимся воздействием человека на окружающую среду. Уже сейчас мы должны уметь ясно предвидеть все возможные последствия нашего влияния на природу. Возможность и правильность такого прогноза зависят от глубины наших познаний о строении и функционировании биосферы в целом и ее различных участков и компонентов. Особенно важно иметь представление о роли живых организмов – основной движущей силы в биосфере.

2. Космологический смысл учения В. И. Вернадского

Владимир Иванович Вернадский (1863—1945) — выдающийся мыслитель, минералог и кристаллограф, основоположник геохимии, радиогеологии и учения о биосфере. Изучение эволюции земной коры привело Вернадского к проблемам изучения роли живого вещества в эволюции земной оболочки. В отличие от большинства геологов он видел связь минералообразования с жизнью земной коры, атмосферой, природными водами. Вернадский рассматривал минералы как динамичные подвижные системы, подвластные времени, и не мог не отметить роль жизни на Земле: «Органический мир как целое является тем своеобразным фактором, который разрушает минеральные тела Земли и использует их энергию».

В конце XIX в., читая курс минералогии в Московском университете, И.В.Вернадский говорил о круговоротах некоторых химических элементов и подчеркивал, что Солнце поддерживает через растения эти круговороты. За два последующих десятилетия многие ученые подошли вплотную к учению о геологической роли живого вещества и о биосфере. Американский океанолог Дж. Меррей опубликовал книгу, содержащую краткое, но емкое описание биосферы. Известный русский геолог-географ И.Д.Лукашевич отстаивал идею геологической вечности жизни. Французский ученый В.А.Анри отмечал, что жизнь есть не что иное, как постоянное задержание и накопление химической и лучистой энергии. Но лишь В.И.Вернадским было создано целостное учение о биосфере.

Вернадский ввел понятие живого вещества — совокупности всех организмов в биосфере. Он предположил вариант отсутствия жизни на планете: «Лик Земли стал бы так же неизменен и химически инертен, как является неподвижным лик Луны, как инертны осколки небесных светил ... и проникающая в небесные пространства космическая пыль».

В.И.Вернадский первым стал исследовать жизнь как своеобразное живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Форма организмов в миграции элементов земной коры почти совершенно теряет свой смысл, а проявляется только вещество организмов, движение его молекул, его энергия. «Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы, действенная его энергия по сравнению с энергией косного вещества в историческом времени огромна. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила биосферы, растущая с ходом времени. Оно не случайно и независимо от нее в ней живет, но есть проявление физико-химической организованности биосферы». Ученый подчеркивал, что за геологическую историю организмы осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям и участвуя в их изменении.

В.И.Вернадский был одним из первых, кто понял, что весь лик Земли, ее ландшафты, химизм океана, состав атмосферы — это порождение жизни. В книге «Биосфера» (1926) он рассмотрел эволюцию биосферы с момента ее возникновения и до наших дней. Ученый специально не занимался проблемой возникновения жизни. Он считал, что жизнь имеет достаточно древнее происхождение, соизмеримое с возрастом земной коры.

Вернадский видел жизнь космическим явлением, естественным этапом развития материи: «Жизнь является не случайным явлением в мировой эволюции, но тесно с ним связанным следствием». Он первым из ученых понял космическое значение факта возникновения жизни на Земле и начал систематическое исследование ее влияния на развитие планеты, представляя жизнь «буфером» между космосом и «косным», т.е. неживым веществом Земли, способным использовать космическую энергию для преобразования планетарного вещества. Жизнь становится катализатором процесса развития планеты. Живые организмы многократно ускоряют все процессы ее эволюции за счет способности поглощать и утилизировать энергию космоса, прежде всего Солнца, и изменять с ее помощью неживое вещество.

Таким образом, по В.И.Вернадскому, наша планета и космос представляются как единая система, в которой жизнь, живое вещество связывают в единое целое процессы, протекающие на Земле, с космическими процессами. В течение всей истории Земли количество живого вещества, согласно оценкам В.И.Вернадского, было практически постоянным. За счет энергии Солнца возникали геохимические циклы, или круговорот веществ в природе, в который вовлекались все новые и новые массы первичной материи. В результате геологических и геохимических процессов возникли осадочные породы, которые впоследствии претерпели значительные преобразования.

Эта грандиозная картина общепланетарного развития включала и появление человека — носителя разума, активно меняющего облик Земли и направленность некоторых планетарных процессов. В.И.Вернадский дал ответ на вопрос о месте человека в этой картине общего планетарного развития. Он сформулировал три вывода о месте человека в биосфере.

· «Человек, как он наблюдается в природе, как и все живые
организмы, как всякое живое вещество, есть определенная функция биосферы, в определенном ее пространстве-времени».

· «Человек во всех его проявлениях составляет закономерную
часть строения биосферы».

· «Взрыв» научной мысли в XX столетии подготовлен всем прошлым биосферы и имеет глубочайшие корни в ее строении. Цивилизация «культурного человечества» — поскольку она является формой организации новой геологической силы, создавшейся в биосфере, — не может прерваться и уничтожиться, так как это есть большое природное явление, отвечающее исторически, вернее, геологически, сложившейся организованности биосферы».

В.И.Вернадский был убежден, что история человечества не есть что-то случайное и она неразрывно связана с развитием биосферы. Уже в первые годы XX в. ученый начал говорить о том, что воздействие человека на окружающую природу растет столь быстро, что скоро он превратится в основную геологообразующую силу. И, как следствие, человек должен будет взять на себя ответственность за будущее развитие природы. Развитие окружающей среды и общества сделаются неразрывными. Биосфера перейдет однажды в сферу разума – в ноосферу. Произойдет великое объединение, в результате которого развитие планеты сделается направленным — направляемым силой Разума.

Идеи В.И.Вернадского, существенно обогатившие представление о сущности жизни, не получили должной оценки в 1920 — 1930 гг. Более того, ряд философов (А.М.Деборин (1932), Д.И.Новогрудский (1931)) выступили с резкой критикой биогеохимических работ Вернадского, обвиняя его в создании какой-то специфической формы витализма, названной ими геохимическим витализмом. Они объявили их несоответствующими материализму.

3.Общие представления о геосферах.

Изучая биосферу как особую оболочку земного шара, необходимо предварительно ознакомиться со строением Земли. При описании Земли выделяют так называемые геосферы – концентрические оболочки планеты различной плотности и химического состава.

По новейшим данным, масса Земли составляет 6×10²¹ т, объем – 1,083×10¹² км³, площадь поверхности – 510,2 млн. км².

Магнитосфера Земли – область околоземного пространства, граница которой (магнитопауза) определяется равенством давления магнитного поля Земли и динамического давления солнечного ветра. Конфигурация магнитосферы непрерывно меняется, простираясь с дневной стороны до 10 – 12 R (R – земной радиус, около 6370 км), с ночной – вытянута, образуя так называемый магнитный хвост Земли в несколько сотен R. Таким образом, магнитное поле Земли простирается на 70 ... 80 тыс. километров по направлению к Солнцу и на многие миллионы километров в противоположном направлении, рис. 1. Земля представляет собой как бы огромный магнит, воображаемая ось которого лежит близко к оси вращения планеты. Зона проявления магнитных свойств космического тела называется магнитосферой. Геомагнитное поле относится к естественным электромагнитным полям и, так же как и гравитационное поле, оно является всепроникающим и всеохватывающим физическим фактором, миллиарды лет влиявшем на эволюцию организмов биосферы и оказывающим влияние на процессы, происходящие на Земле и в окружающем её пространстве в наши дни.

Магнитосфера реагирует на проявление солнечной активности, сопровождающейся изменениями в солнечном ветре и его магнитном поле (магнитные бури). При этом частицы солнечного ветра вторгаются в магнитосферу, происходит нагрев и усиление ионизации верхних слоев атмосферы, ускорение заряженных частиц, увеличение яркости полярных сияний, возникновение электромагнитных шумов, нарушение радиосвязи и т.д.

Рис. 1. Строение магнитосферы Земли

Магнитосфера оказывает сильное влияние на движущиеся в космическом пространстве в сторону Земли заряженные электрические частицы (солнечный ветер). Часть этих частиц (часть электронов и протонов) удерживаются магнитосферой, образуя огромное кольцо или пояс, охватывающий нашу планету вокруг геомагнитного экватора - так называемый радиационный пояс Земли. Магнитосфера отделена от межпланетного пространства магнитопаузой, вдоль которой солнечный ветер обтекает планету.

Исследование космоса показывает, что магнетизм Земли – явление уникальное. На Луне и в её окрестностях не обнаружено усиления магнитного поля по сравнению с окружающим её пространством. Исследования Марса и Венеры показали, что их магнитные поля соответственно в тысячи и десятки тысяч раз слабее земного. Юпитер и Сатурн обладают протяжёнными магнитосферами.

В соответствии с современной теорией, существование и форма магнитосферы Земли определяются её внутренним строением, значительно отличающимся от строения иных планет. В процессе эволюции нашей планеты происходило постепенное изменение (уменьшение) скорости вращения, при этом различные её слои, имея разную плотность, тормозились по-разному. Проскальзывание менее плотного слоя мантии по более плотному ядру привело к образованию своеобразного природного генератора, создающего с тех пор магнитное поле Земли. Поскольку скорость вращения планеты вначале была большей, то геомагнитное поле тогда было более мощным, чем в наши дни. Так, в пермский период год на Земле имел 380, а в девонский - 430 суток.

Жизнь тесно связана с электромагнитными явлениями и без них невозможна. Считается даже, что если бы на Земле не было магнитного поля, то жизнь вообще не развивалась бы, так же как без солнечной энергии, воды или некоторых химических элементов. Возникающие время от времени геомагнитные возмущения влияют на физико-химические процессы и через них - на направленность биохимических реакций. Во многих случаях магнитное поле определяет и поведение живых существ. Установлено, что дикие животные избегают линий электропередач высокого напряжения, а олени и серны отказываются есть корм из кормушек, расположенных под ними даже в самые суровые периоды бескормицы.

Изменения в геомагнитном поле обусловлены в основном солнечной активностью. Когда на Солнце происходит вспышка, то в сторону Земли вырывается поток солнечной плазмы. Проникая в магнитосферу, солнечный ветер резко повышает температуру частиц в верхних слоях атмосферы и способствует дополнительной ионизации, меняющей условия распространения радиоволн, возбуждающей свечения (наблюдаемые в виде полярных сияний) и магнитные бури. В годы "активного" Солнца плотность потока энергии солнечного ветра усиливается, граница радиационного пояса отодвигается и препятствие для космических лучей увеличивается.

Радиационный пояс Земли представляет серьёзную опасность для экипажей космических кораблей при длительных полётах в околоземном пространстве, а также выводит из строя оптические приборы и солнечные батареи.

Наряду с закономерным изменением характеристик магнитного поля по земной поверхности, имеют место глобальные, региональные и локальные особенности или аномалии, некоторые из которых используют в качестве поисковых признаков полезных ископаемых, прежде всего железной руды.

Развитие науки и техники ведёт к появлению разнообразных мощных искусственных электромагнитных полей и значительному локальному нарушению естественного магнитного поля планеты. Наличие глобального влияния антропогенной деятельности на магнитосферу пока не установлено.

Атмосфера – газовая оболочка Земли, которая удерживается планетой посредством силы тяжести и принимает участие в ее суточном и годовом вращении. Она состоит из смеси различных газов (Азот – 78,084%, кислород – 20,964%, аргон – 0,934%, углекислый газ – 0,034% и др.), водяных паров (в полярных широтах – 0,2%, у экватора – 2,6%) и пыли.

С увеличением высоты плотность воздуха убывает, и атмосфера плавно переходит в космическое пространство. Она делится на слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу, которые отличаются температурой, ионизацией молекул и другими параметрами. Между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный обмен теплом и влагой, что вместе с циркуляцией атмосферы влияет на основные климатообразующие процессы. Атмосфера является активным участником физических процессов, которые протекают на суше и в верхних слоях водоемов (выветривание, морские течения и т.п.). На высоте от 10 до 50 км, с максимумом концентрации на высоте 20-25 км, расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового излучения, гибельного для организмов.

Гидросфера – прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и земной корой. Ее подразделяют на поверхностную и подземную. Поверхностная гидросфера – водная оболочка поверхностной части Земли. В ее состав входят воды океанов, морей, озер, рек, водохранилищ, болот, ледников, снежных покровов и др. Поверхностная гидросфера не образует сплошного слоя и прерывисто покрывает земную поверхность на 70,8%. Подземная гидросфера – включает воды, находящиеся в верхней части земной коры. Сверху подземная гидросфера ограничена поверхностью земли, нижнюю ее границу проследить невозможно, т.к. гидросфера очень глубоко проникает в толщу земной коры. Основную часть гидросферы (96,53%) составляет Мировой океан, на долю подземных вод приходится 1,69% от общего объема гидросферы, остальное – воды рек, озер и ледников. Общий объем пресных вод на Земле составляет около 2% общего объема гидросферы, основная часть которых сосредоточена в ледниках.

Земная кора – твердая внешняя оболочка толщиной до 80 км в горных областях, около 30 км под равнинами, 5-7 км под океанами. Верхняя часть ее – осадочный слой, он состоит из осадочных пород, средняя – «гранитный» слой (выражен только на материках), нижняя – «базальтовый» слой. Под земной корой располагается мантия (толщиной около 2900 км). Занимает 83% Земли (без атмосферы) по объему и 67% по массе. Считается, что мантия Земли состоит преимущественно из тяжелых минералов, богатых магнием и железом. С процессами, происходящими в верхней (граничащей с земной корой) мантии Земли, тесно связаны тектонические движения, вулканизмы, горообразование и др.

Земная кора и верхняя (твердая) часть мантии Земли составляют литосферу.

Литосфера (от греч. Lithos – камень) – верхняя твердая оболочка Земли, ограниченная сверху атмосферой и гидросферой, а снизу – астеносферой (слоем пониженной твердости, прочности и вязкости, расположенным в верхней мантии Земли). Мощность литосферы колеблется в пределах 50 – 200 км. Процесс преобразования литосферы живыми организмами привел к образованию почвы, ее мощность достигает 2 – 3 м.