Лекция 2.
Земля в мировом пространстве, ее происхождение.
Состав и строение Земли
Земля - одно из бесчисленных небесных тел, рассеянных в безграничном пространстве Вселенной. Положением Земли в мировом пространстве люди стали интересоваться еще в далеком прошлом. В то время Земля считалась центром мира, вокруг которого вращаются все планеты, в том числе Солнце. Подробно эта схема мироздания была разработана александрийским ученым Птоломеем во II веке н. э. и называлась геоцентрической.
Истинное положение Земли как одной из планет Солнечной системы было доказано в XVI веке польским астрономом Николаем Коперником (1473-1543). Его открытие послужило толчком для развития астрономии на научной основе.
Солнечная система, которой принадлежит Земля, - весьма небольшой участок Вселенной, примыкающий к относительно крупному по размерам и массе центральному телу - Солнцу. Вокруг него по определенным орбитам вращается множество мелких тел - планеты, спутники, астероиды, кометы, а также космическая пыль и газы.
Планеты вращаются вокруг Солнца почти в одной плоскости по орбитам, близким к круговым. В Солнечной системе известно 9 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Расстояние их от Солнца подчиняется определенной закономерности: расстояние последующей планеты приблизительно в два раза больше, чем предыдущей. Земля находится от Солнца на расстоянии 149.500 тыс. км - 1 астрономическая единица. По положению в Солнечной системе, размерам и особенностям строения планеты делятся на две группы: "земного" типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Планеты первой группы имеют сравнительно высокую плотность, небольшие размеры, мало спутников. Планеты-гиганты, напротив, имеют малую плотность, близкую к 1, огромные размеры, много спутников.
Луна - естественный спутник Земли, находящийся от нее на расстоянии 384.400 км (между центрами). Диаметр Луны 3476 км. Оказывает на Землю и ее движение значительное влияние (приливы и отливы, а также деформации в твердой оболочке, аналогичные им). Плотность Луны 3,34 г/см3 (0,6 плотности Земли), масса = 1/81 массы Земли. На Луне нет атмосферы. Специфическая черта лунного ландшафта - изобилие характерных кольцевых гор, образующих различные кратеры и цирки. В недрах Луны нет тяжелых элементов-металлов, у нее нет магнитного поля. На поверхности Луны выделяются "моря" и "суша". "Моря" заполнены породами типа базальтов, выполняющих дно земных океанов. В составе лунных пород преобладают SiO2 (40,0-43,8%), FeO (18,0-21,3%), Al2O3 (11,0-13,6%), CaO (10,0-10,7%), MgO (7,0-11,7%); соответствующие анализы для земных толеитовых базальтов дают 47,9%, 9,8%, 11,8%, 9,3%, 14,0%. Воды в лунных породах нет, а в примесях в разных, но, в общем, малых объемах встречаются почти все элементы, известные на Земле. Из минералов для лунных пород типичны пироксены, плагиоклазы, ильменит, оливин, кристобалит. Для "суши" - породы типа анортозитов. Возраст образцов лунных пород - 3,6-3,9 млрд. лет - сходен с возрастом земных пород.
Солнце - центральное тело Солнечной системы, оказывающее на Землю наибольшее влияние. Масса Солнца в 332400 раз больше земной. Диаметр Солнца в 109 раз больше диаметра Земли и равен 1391 тыс. км. Температура поверхности солнца 6000о, а в недрах 20000000о. Энергия Солнца обусловливает большинство физических и химических процессов на Земле, является источником жизни. В то же время Солнце - рядовая звезда Вселенной.
Земля получает лишь 1/2200000000 долю энергии Солнца, но и ее хватает для создания благоприятных жизненных условий.
Космогонические гипотезы. Еще во времена зарождения науки о Земле вопрос о ее происхождении рассматривался в тесной связи с проблемой происхождения Солнечной системы в целом. В 1755 году появилась гипотеза, выдвинутая известным немецким ученым И.Кантом: Солнечная система произошла из рассеянной материи, "первичного хаоса". Частицы "хаоса" вначале были неподвижны, но, по мере того как более плотные и крупные частицы притягивали менее плотные (по закону всемирного тяготения), они приходят в движение. Так образовались крупные сгустки, которые представляли собой обособленные звезды и планеты. Важно в гипотезе Канта то, что устранен вопрос о первом, "божественном", толчке (который предполагал Ньютон). Все в этой гипотезе объясняется физическими законами.
Французский математик и астроном П.Лаплас развил эту гипотезу. Он заметил, что все планеты Солнечной системы движутся вокруг Солнца почти в одной плоскости и по близким к круговым орбитам, в одном направлении. Исходя из этого, Лаплас представил образование Солнечной системы из гигантской раскаленной газовой вращающейся туманности с более плотным центральным ядром. Вследствие сжатия туманности увеличивается скорость ее вращения. В результате возрастающей центробежной силы от туманности стали отделяться концентрические газовые кольца вдоль экваториальной плоскости. Кольца продолжали вращаться, а в результате неравномерного распределения материи в них возникли сгущения - зародыши планет, а также их спутников. Окончательное формирование планет происходило при остывании газовых сгустков. Гипотеза Канта-Лапласа получила широкое признание и считалась непреложной в течение более чем ста лет.
В начале ХХ века были выявлены некоторые особенности строения Солнечной системы, которые не укладываются в рамки гипотезы Канта-Лапласа (Уран вращается на боку, некоторые спутники Юпитера, Сатурна и Урана, сам Уран и Венера вращаются в другую сторону). Против гипотезы были и некоторые законы механики.
В 30-х годах нашего столетия популярность получила гипотеза английского ученого Д.Джинса о том, что планетные сгустки материи были вырваны из Солнца притяжением проходящей близко гигантской звезды. Он, по сути дела, вернулся к "приливной" гипотезе Ж.Бюффона о сгустке, вырванном из Солнца кометой. Но, во-первых, вероятность такого события в нашей области Галактики практически равна нулю, а во-вторых, как объяснить с этой точки зрения множественность планетных систем? Похожие идеи выдвинули также американские ученые Ф.Мультон и Т.Чемберлен.
В 40-х годах ХХ века внимание привлекла гипотеза образования планет из твердого метеорного вещества, разработанная советским академиком О.Ю.Шмидтом. По этой гипотезе Земля образовалась из разрежённого пылевого облака в результате неупругого соударения (аккреции) твердых частиц под действием взаимного притяжения. Предполагалось, что Земля была вначале холодной и разогрелась вторичным путем вследствие радиоактивного распада тяжелых элементов.
Гипотеза хорошо объясняет образование плотных малых и легких больших планет, а также распределение массы и момента количества движения (у Солнца соответственно 90% и 2%; у планет - 1/700 и 98%) в результате дифференциации роя с помощью Солнца. Пылевая материя была захвачена Солнцем из Галактики. Крупный недостаток гипотезы О.Ю.Шмидта - отрыв вопроса происхождения планет от проблемы происхождения Солнца и звезд, хотя в этих вопросах много общего. Мала вероятность встречи метеоритного облака по сравнению с газовым.
В настоящее время образование Солнечной системы представляется следующим образом:
Вся эта эволюция происходила очень быстро (всего около 100 млн. лет) и случилась приблизительно 4,7 млрд. лет тому назад.
Состав и строение Земли.
Эти вопросы неразрывно связаны и решались параллельно. Еще в 530 году до н.э. Пифагор пришел к выводу о шарообразности Земли, а со времен Птоломея это представление широко распространилось. В XVII веке, когда появилась гипотеза о первоначально жидком состоянии Земли и был открыт И.Ньютоном (1643-1727) закон всемирного тяготения, изменился взгляд и на форму Земли. Стало очевидно, что вращающаяся планета при этих условиях неминуемо получит сжатие у полюсов и растяжение у экватора под влиянием центробежной силы, то есть ее форма близка к эллипсоиду вращения. Установление формы Земли - до сих пор важная задача высшей геодезии и геофизики.
Форма Земли ближе всего напоминает геоид, понятие о котором ввел немецкий ученый И.Б.Листинг в 1873 г. Геоид - воображаемая выровненная поверхность Земли, всюду перпендикулярная к действительному направлению отвеса, т.е. силы тяжести. Она совпадает с зеркалом воды в океанах, находящихся в состоянии абсолютного покоя (мысленно продолженном и под материками).
Понятие геоида имеет глубокий физический смысл. Если бы действительная форма Земли точно ему соответствовала, то на ее поверхности не могло бы происходить никакого перемещения тел под действием силы тяжести, ибо она всюду была бы абсолютно горизонтальной. Поверхность геоида не совпадает ни с действительной поверхностью каменной оболочки Земли, ни с поверхностью идеального эллипсоида вращения. На континентах поверхность геоида лежит выше эллипсоида вращения, но ниже каменной оболочки, в пределах океанов - наоборот.
По международному соглашению 1924 года приняты следующие постоянные величины Земли:
|
радиус полярный 6356,863 км; |
|
радиус экваториальный 6378,245 км; |
|
радиус средний 6371 км; |
|
площадь поверхности 510 млн. км2; |
|
объем 1083204 млн. км3; |
|
средняя плотность 5,5 г/см3; |
|
масса 5,976 . 1027 г |
Рельеф поверхности Земли. Рельеф - совокупность всех форм поверхности литосферы или неровности всей каменной оболочки - не только в области суши, но и под водами морей и океанов. Современные материки занимают 149 млн. км2 (29,2% поверхности Земли). Большая часть материков имеет поверхность с небольшими абсолютными высотами. Наиболее глубокие впадины океанического дна лежат на глубине свыше 11000 м ниже уровня моря (Марианская впадина - 11022 м), наиболее высокие горные вершины превышают 8000 м (Эверест 8848 м).
Гравитация, или сила тяжести, обусловливает вес тел, направлена всегда перпендикулярно к поверхности геоида и обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра притяжения. Наблюдения над изменением силы тяжести на поверхности Земли производятся при помощи так называемых маятниковых и крутильных весов. Выяснено теоретически, что напряженность силы тяжести постепенно и равномерно убывает по направлению от полюсов к экватору. Однако, фактическое распределение силы тяжести на континентах и в областях океанов неодинаково. На любой широте над океанами сила тяжести больше, чем над континентами. Кроме того, на континентах на фоне равномерного убывания силы тяжести от полюсов к экватору наблюдаются участки ее аномального возрастания или убывания. Они называются положительными и отрицательными гравитационными аномалиями и привлекают внимание геологов как районы возможного залегания полезных ископаемых. Положительные аномалии силы тяжести свидетельствуют о залегании на глубине более плотных масс, которыми обычно являются руды металлов. Отрицательные аномалии - менее плотные массы (каменная соль, нефть, газ).
У поверхности Земли температурный режим определяется двумя источниками: теплом, получаемым от Солнца и собственным теплом планеты из ее недр. Соотношение этих источников таково: соответственно 99,5% и 0,5%. Приток внутреннего тепла очень неравномерно распределяется на Земле и сосредоточен в основном в местах проявления вулканизма. Однако прогревание солнечными лучами распространяется за год вглубь Земли самое большее на 8-30 см. Ниже этой границы располагается пояс постоянной температуры, соответствующий среднегодовой температуре данной местности. В шахтах и буровых скважинах, углублённых ниже пояса постоянной температуры, наблюдается постепенное увеличение температуры с глубиной. Мерой повышения температуры являются две величины: геотермическая ступень и геотермический градиент.
Геотермическая ступень - то количество метров, на которое нужно погрузиться в данной местности ниже пояса постоянной температуры, чтоюы получить прирост температуры на 1о. Определяется в метрах.
Геотермический градиент - величина возрастания температуры при погружении на каждые 100 м. Измеряется в градусах.
Величина геотермической ступени изменяется в зависимости от различных причин, в первую очередь от конкретного геологического строения местности и теплопроводности горных пород, слагающих данный район. Среднее значение геотермической ступени для земного шара = 33 м. Но существуют и отклонения в обе стороны. Так, на юге Африки геотермическая ступень = 111 м; в районе теплых источников Пятигорска она = 1,5 м. Это значение геотермической ступени верно лишь для верхней части земной коры, иначе породы мантии были бы полностью расплавлены (100 км - 3000о, а не 1300-1500, как на самом деле) и не пропускали бы поперечные сейсмические волны. На больших глубинах действуют иные закономерности, рассмотрение которых выходит за рамки настоящего курса.
Земля представляет собою магнит, полюса которого не совпадают с географическими полюсами земного шара, хотя и лежат близко к ним. Положение магнитных полюсов меняется с течением времени в связи с вековым изменением магнитного поля Земли.
Важной характеристикой магнитного поля Земли является его напряжённость. Единицей измерения напряжённости - эрстед - сила, сообщающая в 1 сек. массе в 1 мг ускорение в 1 мм.
Максимальная напряжённость магнитного поля проявляется на полюсах; к магнитному экватору напряжённость падает. Это изображается на карте в виде изодинам - линий одинаковой напряжённости магнитного поля, которые близки в простирании к изоклинам (линиям одинакового наклонения магнитной стрелки), т.е. расположены почти широтно.
Особого внимания геологов заслуживают изменения напряжения магнитного поля на отдельных участках, выраженные в нарушении правильности изображения изолиний. Это так называемые магнитные аномалии. Положительные магнитные аномалии указывают на залежи руд с магнитными свойствами (Курская магнитная аномалия и др.).
Плотность вещества - отношение его массы к объёму (или величина его массы, заключенной в единице объёма). Плотности масс, залегающих на больших глубинах, определяются при помощи сейсмологии. Плотность горных пород изменяется в широких пределах. Есть породы, обладающие плотностью меньше воды, например, нефть (0,70). Следует отметить, что к горным породам относятся все тела, слагающие земную кору, независимо от их состава и агрегатного состояния (в том числе и вода). Есть в числе горных пород вещества и более плотные (Fe - 7,8 г/см3, Pt - 21,4).
В верхних слоях земной коры преобладают породы с плотностью 2,7, очень близкой к плотности гранитов. Средняя плотность Земли установлена на основе закона всемирного тяготения с помощью маятниковых или крутильных весов и равна 5,52 г/см3. Такая большая величина средней плотности Земли, превосходящая более чем в два раза плотность наиболее распространённых в земной коре пород убеждает в том, что в недрах Земли должны быть сосредоточены массы высокой плотности. Плотность ядра определена в среднем 11 г/см3. Совершенно очевидно, что с глубиной плотность вещества Земли должна возрастать, прежде всего в связи с его сжатием под воздействием вышележащих пород. Однако данные об изменении скорости продольных сейсмических волн показывают с углублением скачки в плотности пород. До глубины 8-80 км плотность плавно возрастает от 2,7 г/см3 (плотность наиболее распространённых пород) до 2,9 г/см3 (плотность базальтов). На границе 8-80 км плотность скачкообразно возрастает до 3,4 г/см3. Далее она плавно изменяется до 5,6 г/см3. На глубине 2900 км это изменение прерывается новым скачком до 10 г/см3. В центре Земли плотность достигает 13 г/см3. Изменения плотности вещества Земли с глубиной установлены достаточно твердо и помогают судить о строении внутренних зон Земли, химическом составе и физическом состоянии масс.
Обобщение данных по химическому составу различных горных пород, слагающих земную кору, с учетом их распространения до глубины 20 км, впервые было сделано американским ученым Ф.Кларком. Полученные им цифры процентного содержания химических элементов в составе земной коры, впоследствии уточнённые А.Е.Ферсманом, получили по предложению последнего название чисел Кларка, или просто кларков (см. таблицу).
Элементы |
Содержание в земной коре, весовые проценты |
|
по Ф.Кларку |
по А.Е.Ферсману |
|
Кислород Кремний Алюминий Железо Кальций Натрий Калий Магний Прочие |
50,02 25,80 7,30 4,18 3,22 2,36 2,28 2,08 2,76 |
49,13 26,00 7,45 4,20 3,25 2,24 2,35 2,35 2,87 |
Как видно из таблицы, распределение элементов в земной коре крайне неравномерно. первые 8 элементов составляют 97,24% от всего состава земной коры. Из остальных известных на Земле элементов (а их всего 104) только водород, титан, углерод, хлор, фосфор встречаются в количествах, составляющих десятые доли процента в составе Земли.
С глубиной химический состав Земли меняется, о чем свидетельствуют изменения плотности и упругих свойств среды, установленные при изучении скорости прохождения через земной шар сейсмических волн. Не вызывает сомнения, что в связи с увеличением плотности с глубиной в составе вещества Земли возрастает роль тяжёлых элементов (Fe, Mg, Cr, Ni, Co).
Непосредственная оценка химического состава недр Земли нам недоступна. Но решению этой проблемы помогает изучение метеоритов. Если опираться на предположение, что они являются обломками планет, можно провести известные аналогии между составом метеоритов и глубоких недр Земли. Сравнение данных химического состава железных метеоритов со средним химическим составом земной коры показывает, что в недрах Земли резко увеличивается содержание Fe при уменьшении содержания O, Si, Al.
Характерное свойство земного шара - его неоднородность. Он подразделяется на ряд слоёв или сфер, которые делятся на внутренние и внешние.
Внутренние сферы Земли: земная кора, мантия и ядро.
Земная кора наиболее неоднородна. По глубине в ней выделяется 3 слоя (сверху вниз): осадочный, гранитный и базальтовый.
Осадочный слой образован мягкими, а иногда и рыхлыми горными породами, возникшими путём осаждения вещества в водной или воздушной среде на поверхности Земли. Осадочные породы обычно расположены в виде пластов, ограниченных параллельными плоскостями. Мощность слоя колеблется от нескольких метров до 10-15 км. Есть участки, где осадочный слой практически полностью отсутствует.
Гранитный слой сложен в основном магматическими и метаморфическими породами, богатыми Al и Si. Среднее содержание SiO2 в них более 60%, поэтому их относят к кислым породам. Плотность пород слоя 2,65-2,80 г/см3. Мощность 20-40 км. В составе океанической коры (например, на дне Тихого океана) гранитный слой отсутствует, являясь, таким образом, неотъемлемой частью именно континентальной земной коры.
Базальтовый слой лежит в основании земной коры и является сплошным, то есть, в отличие от гранитного слоя, присутствует в составе и континентальной, и океанической коры. Отделяется от гранитного поверхностью Конрада (К), на которой скорость сейсмических волн изменяется с 6 до 6,5 км/сек. Вещество, слагающее базальтовый слой, по химическому составу и физическим свойствам близко к базальтам (менее богатым SiO2, чем граниты). Плотность вещества достигает 3,32 г/см3. Скорость прохождения продольных сейсмических волн увеличивается от 6,5 до 7 км/сек у нижней границы, где снова происходит скачок скорости и она достигает 8-8,2 км/сек. Эта нижняя граница земной коры прослеживается повсюду и называется границей Мохоровичича (югославский ученый) или границей М.
Мантия располагается под земной корой в интервале глубин от 8-80 до 2900 км. Температура в верхних слоях (до 100 км) - 1000-1300оС, с глубиной повышается и у нижней границы достигает 2300оС. Однако вещество находится там в твердом состоянии вследствие давления, которое на больших глубинах составляет сотни тысяч и миллионы атмосфер. На границе с ядром (2900 км) наблюдается преломление и частичное отражение продольных сейсмических волн, а поперечные волны эту границу не проходят ("сейсмическая тень" составляет от 103о до 143о дуги). Скорость распространения волн в нижней части мантии - 13,6 км/сек.
Сравнительно недавно стало известно, что в верхней части мантии располагается слой разуплотнённых пород - астеносфера, лежащий на глубине 70-150 км (под океанами глубже), в котором фиксируется падение скоростей упругих волн приблизительно на 3 %.
Ядро по физическим свойствам резко отличается от облекающей его мантии. Скорость прохождения продольных сейсмических волн составляет 8,2-11,3 км/сек. Дело в том, что на границе мантии и ядра происходит резкое падение скорости продольных волн от 13,6 до 8,1 км/сек. Ученые давно пришли к выводу, что плотность ядра значительно выше плотности поверхностных оболочек. Она должна отвечать плотности железа, находящегося в соответствующих барометрических условиях. Поэтому широко распространено представление о том, что ядро состоит из Fe и Ni и обладает магнитными свойствами. Присутствие в ядре этих металлов связывается с первичной дифференциацией вещества по удельному весу. В пользу железо-никелевого ядра говорят и метеориты. Ядро разделяется на внешнее и внутреннее. Во внешней части ядра давление составляет 1,5 млн. атм.; плотность 12 г/см3. Продольные сейсмические волны распространяются здесь со скоростью 8,2-10,4 км/сек. Внутреннее ядро находится в жидком состоянии, и конвективные потоки в нём индуцируют магнитное поле Земли. Во внутреннем ядре давление достигает 3,5 млн. атм., плотность 17,3-17,9 г/см3, скорость продольных волн 11,2-11,3 км/сек. Расчёты показывают, что температура должна достигать там нескольких тысяч градусов (до 4000о). Вещество там находится в твердом состоянии благодаря высокому давлению.
Внешние сферы Земли: гидросфера, атмосфера и биосфера.
Гидросфера объединяет всю совокупность проявления форм воды в природе, начиная от сплошного водного покрова, занимающего 2/3 поверхности Земли (моря и океаны) и кончая водой, входящей в состав горных пород и минералов. в таком понимании гидросфера является непрерывной оболочкой Земли. В нашем курсе рассматривается прежде всего та часть гидросферы, которая образует самостоятельный водный слой - океаносфера.
Из общей площади Земли в 510 млн. км2, 361 млн. км2 (71 %) покрыт водой. Схематически рельеф дна Мирового океана изображается в виде гипсографической кривой. На ней показано распределение высоты суши и глубины океанов; четко выражены 2 уровня морского дна с глубинами 0-200 м и 3-6 км. Первый из них - область относительного мелководья, опоясывающая в виде подводной площадки побережья всех континентов. Это материковая отмель или шельф. Со стороны моря шельф ограничен крутым подводным уступом - континентальным склоном (до 3000 м). На глубинах 3-3,5 км располагается континентальное подножие. Ниже 3500 м начинается океаническое ложе (ложе океана), глубина которого до 6000 м. Континентальное подножие и ложе океана составляют второй ясно выраженный уровень морского дна, сложенный типично океанической корой (без гранитного слоя). Среди океанического ложа, главным образом в периферических частях Тихого океана, располагаются глубоководные впадины (желоба) - от 6000 до 11000 м. Примерно так гипсографическая кривая выглядела еще 20 лет назад. Одним из важнейших геологических открытий последнего времени явилось открытие срединных океанических хребтов - глобальной системы подводных гор, приподнятых над ложем океана на 2 и более километра и занимающих до 1/3 площади океанического дна. О геологическом значении этого открытия будет сказано позднее.
В воде океанов присутствуют почти все известные химические элементы, однако преобладают только 4: O2, H2, Na, Cl. Содержание растворённых в морской воде химических соединений (солёность) определяется в весовых процентах или промилле (1 промилле = 0,1 %). Средняя солёность океанской воды 35 промилле (в 1 л воды 35 г солей). Солёность меняется в широких пределах. Так, в Красном море она достигает 52 промилле, в Чёрном море до 18 промилле.
Атмосфера представляет собой самую верхнюю воздушную оболочку Земли, которая окутывает ее сплошным покровом. Верхняя граница не отчетлива, так как плотность атмосферы убывает с высотой и переходит в безвоздушное пространство постепенно. Нижняя граница - поверхность Земли. Эта граница также условна, так как воздух проникает на некоторую глубину в каменную оболочку и содержится в растворенном виде в толще воды. В атмосфере выделяются 5 основных сфер (снизу вверх): тропосфера, стратосфера, мезосфера, ионосфера и экзосфера. Для геологии важна тропосфера, так как она соприкасается непосредственно с земной корой и оказывает на нее существенное влияние.
Тропосфера отличается большой плотностью, постоянным наличием водяного пара, углекислоты и пыли; постепенным понижением температуры с высотой и существованием в ней вертикальной и горизонтальной циркуляции воздуха. В химическом составе помимо основных элементов - О2 и N2 - всегда присутствуют СО2, водяной пар, немного инертных газов (Ar), Н2, сернистый ангидрид и пыль. Циркуляция воздуха в тропосфере очень сложна.
Биосфера - своеобразная оболочка (выделена и названа акад. В.И.Вернадским), объединяет те оболочки, в которых присутствует жизнь. Она не занимает обособленного пространства, но проникает в земную кору, атмосферу и гидросферу. Биосфера играет большую роль в геологических процессах, участвуя как в создании горных пород, так и в их разрушении.
Живые организмы наиболее глубоко проникают в гидросферу, которую часто называют "колыбелью жизни". Особенно богата жизнь в океаносфере, в ее поверхностных слоях. В зависимости от физико-географической обстановки, в первую очередь от глубин, в морях и океанах выделяется несколько биономических зон (греч. "биос" - жизнь, "номос" - закон). Эти зоны различаются по условиям существования организмов и их составу. В области шельфа выделяются 2 зоны: литоральная и неритовая. Литораль - это сравнительно узкая полоса мелководья, два раза в сутки осушаемая во время отлива. Благодаря специфике литораль заселена организмами, способными переносить временное осушение (морские черви, некоторые моллюски, морские ежи, звёзды). Глубже зоны приливов и отливов в пределах шельфа расположена неритовая зона, наиболее богато населённая разнообразными морскими организмами. Здесь широко представлены все типы животного мира. По образу жизни различают бентосных животных (обитателей дна): сидячий бентос (кораллы, губки, мшанки и т.д.), блуждающий бентос (ползающие - ежи, звёзды, раки). Нектонные животные способны самостоятельно передвигаться (рыбы, головоногие моллюски); планктонные (планктон) - парящие в воде во взвешенном состоянии (фораминиферы, радиолярии, медузы). Материковому склону соответствует батиальная зона, континентальному подножию и океаническому ложу - абиссальная зона. Условия жизни в них мало благоприятны - полный мрак, высокое давление, отсутствие водорослей. Однако и там в последнее время обнаружены абиссальные оазисы жизни, приуроченные к подводным вулканам и зонам истечения гидротерм. Основу биоты здесь составляют гигантские анаэробные бактерии, вестиментиферы и другие своеобразные организмы.
Глубина проникновения живых организмов внутрь Земли в основном лимитируется температурными условиями. Теоретически для самых стойких прокариот она составляет 2,5-3 км. Живое вещество активно влияет на состав атмосферы, которая в современном виде - результат жизнедеятельности организмов, обогативших ее кислородом, углекислым газом, азотом. Чрезвычайно велика роль организмов в формировании морских осадков, многие из которых являются полезными ископаемыми (каустобиолиты, джеспилиты и др.).