5. Zemes apvalki

 

Zemes atmosfēra ir ap Zemi esošais gāzu apvalks, ko Zemes tuvumā notur gravitācijas spēks. Kaut arī atmosfēras masa nav liela (0,00009% no Zemes masas, 0,044% no Zemes garozas masas, 0,6% no hidrosfēras masas), tās loma ir milzīga, atmosfēras atomi atrodas pastāvīgā vielas apmaiņā ar litosfēru, biosfēru un hidrosfēru, aktīvi līdzdarbojas daudzos vielu un elementu migrācijas procesos. Atmosfēras pastāvēšana ir dzīvības priekšnosacījums uz Zemes, savukārt, dzīvības procesi ļoti būtiski iespaido tās sastāvu.

 

 

Atmosfēru var uzskatīt par barjeru, kas pasargā dzīvības procesus uz Zemes, jo atmosfērā tiek absorbēts kosmiskais starojums un liela daļa Saules elektromagnētiskā starojuma, kas varētu radīt dzīvos organismus veidojošo organisko vielu sabrukšanu. Ozona slānis absorbē 97—99% no Saules izstarotā ultravioletā starojuma 200 līdz 315 nm diapazonā. Ja tas netiktu absorbēts, potenciāli tiktu apdraudēta dzīvības pastāvēšana uz Zemes.

 

Liela ir atmosfēras loma Zemes siltuma bilances veidošanā. Atmosfēras sastāvā esošo ogļskābo gāzi augi izmanto fotosintēzei, bet skābekli – dzīvie organismi elpošanai. Atmosfērai ir izšķiroša loma vielu aprites globālajos ciklos (oglekļa, sēra, slāpekļa, metālu) un ūdens hidroloģiskajā ciklā. Atmosfērā sadeg arī ievērojama daļa meteorītu masas, kuri nāk no kosmiskās telpas. 

 

Hidrosfēra (grieķu: ὑδρο-, hydro- — ‘ūdens’, σφαῖρα, sphaĩra — ‘lode’) ir viens no Zemes apvalkiem, kuru veido ūdens, kas atrodas okeānos, jūrās, virs zemes virsmas (ezeri, upes, purvi un citi iekšzemes ūdeņi) un pazemē (gruntsūdeņi).

 

 

Ūdens klāj aptuveni 75% no Zemes virsmas. Hidrosfēras masa ir $\mathrm{1,5}\cdot {10}^{18}$ tonnu. Hidrosfēras kopplatība (okeāns + ledāji + ezeri + upes + purvi + mitrzemes) ir 383 miljoni kvadrātkilometru,  un salīdzinājumā ar Zemes virsmas kopplatību (510 miljoni kvadrātkilometru) hidrosfēra aizņem 75% no tās. Okeānos ir ļoti liela augu, dzīvnieku un citu veidu organismu sugu daudzveidība. Lielākajai daļai šo organismu nav radniecīgu sugu uz sauszemes.

 

Par biosfēru sauc Zemes daļu, kurā ir izplatīti dzīvie organismi. Biosfēra aptver augšējo litosfēras daļu, apakšējo atmosfēras daļu (troposfēru) un visu hidrosfēru. Biosfēra ir gan dzīvo būtņu kopums (biomasa), gan arī dzīves vide. Biosfēra ir telpa, kurā mājo dzīvie organismi dažādā koncentrācijā – no dažām baktērijām kubikmetrā atmosfēras augstākajos slāņos līdz ekvatoriālās zonas tropiskajiem mežiem, kuriem raksturīga ne vien augsta bioloģiskā daudzveidība, bet arī milzīgs īpatņu skaits noteiktā tilpuma vienībā. Šīs sfēras robežas nosaka dažādu organismu dzīvei nepieciešamie apstākļi. Biosfēras augšējo dzīvības robežu nosaka ultravioleto staru koncentrācijas intensitāte, apakšējo — Zemes dzīļu augstā temperatūra (virs 100 °C), tās galējās robežas sasniedz tikai primitīvākie organismi — baktērijas. Baktēriju un sēņu sporas ar gaisa plūsmām paceļas 20–22 km augstumā, bet atsevišķu sugu baktērijas Zemes garozā ir sastopamas vairāk nekā 2 km dziļumā — naftas atradnēs. Kalnos dzīvība ir novērojama līdz 6 km augstumam virs jūras līmeņa.

 

Kopējais pašlaik zināmo augu un dzīvnieku sugu skaits ir gandrīz 3 miljoni, no tām apmēram 300 000 ir autotrofas sugas (spēj radīt primāro biomasu no neorganiskām vielām un Saules enerģijas). Svarīgākie autotrofi organismi ir augi. Visi pārējie organismi (ar dažiem izņēmumiem) ir heterotrofi – primārās biomasas patērētāji. Tie ir sēnes, dzīvnieki, monēras, protisti.

 

Kopējo dzīvās vielas masu vērtē no $\mathrm{2,4}\cdot {10}^{12}$ tonnām līdz ${10}^{13}$ tonnām sausas vielas, kurā dominē fitomasa (jūras fitoplanktons, meži, zālaugi), bet zoomasas daudzumu vērtē ap 2–10% no kopējā biomasas daudzuma. Dzīvās vielas gada produkcija ir apmēram $\mathrm{2,3}\cdot {10}^{11}$ tonnu. Dzīvā viela veido 0,01% no Zemes garozas masas, bet, to vienmērīgi izkliedējot Zemes virsmā, izveidotos 2 centimetrus biezs slānis.