Биосфера, гидросфера и ноосфера как компоненты гиперсложной системы планеты Земля. Часть 4. Проблемы понимания феномена геосферы (на примере гидросферы)

Kamnev A.N. Biosphere, hydrosphere and noosphere as components of the hypercomplex system of planet Earth. Part 4. Problems of understanding the phenomenon of the geosphere (using the hydrosphere as an example).

Камнев А.Н.

Alexander N. Kamnev

Московский государственный психолого-педагогический университет (Москва, Россия)
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия)
Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия)
 

Moscow State University of Psychology and Education (Moscow, Russia)
Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)
Shirshov Institute of Oceanology RAS (Moscow, Russia)
  

УДК 504.7 + 504.4

Часть 4. Проблемы понимания феномена геосферы (на примере гидросферы)

В статье рассматриваются некоторые геометрические и топологические аспекты феномена геосфер, структура и границы гидросферы, идея глубинной гидросферы, взаимосвязь и единство гидросферы, биосферы и ноосферы, представления В.И. Вернадского о земных оболочках.

Ключевые слова: геосфера; биосфера; гидросфера; структура гидросферы; глубинная гидросфера; В.И. Вернадский.

The author makes a review of aspects of topology of Earth's spheres, the structure and boundaries of the hydrosphere, the concept of deep hydrosphere, the interconnections of hydrosphere, biosphere and noosphere, and the representations about the earth's shells by V.I. Vernadsky.

Keywords:geosphere; biosphere; hydrosphere; hydrosphere's structure; deep hydrosphere; Vladimir Vernadsky.

Введение

Отмечая 100-летие книги «Биосфера» Владимира Ивановича Вернадского, которая, по нашему мнению, оказала значительное влияние на научную картину мира и мировоззрение человечества, мы продолжаем обсуждать здесь различные грани феномена биосферы. Ранее биосфера была рассмотрена как предмет познания, предмет массовой культуры и объект охраны природы (Камнев, 2024а). Затем обсуждалась биосфера как система, а также проблема репрезентации биосферы (Камнев, 2024b). Далее рассматривалась биосфера как пространство жизни, включая её скрытые подсистемы (Камнев, 2024с). Всюду мы рассуждаем о геосферах – как о сферах, о сферических оболочках планеты Земля, не делая никаких оговорок. Действительно, в литературе обычно констатируется, что у Земли есть литосфера, атмосфера, гидросфера, биосфера, педосфера, ноосфера, – без уточнения границ и критериев выделения. На самом деле понятие геосферы, геологической или планетарной оболочки имеет свои сложности и составляет определённую проблему познания. Геосфера является не обособленным объектом, а выделенной системой, репрезентацией земного шара и моделью земной сферы. В реальности геосферы не просто обмениваются материей и энергией, а проявляют связь и взаимопроникновение, а в случае биосферы и гидросферы – нераздельное единство.

Геометрическая сфера и гиперсфера

Феномен сферы как таковой изучают специальные науки, например, дифференциальная геометрия и топология сферы. Земную сферу изучает целый ряд наук, например, география и геодезия, геология и геофизика, навигация и геолокация, сферическая позиционная астрономия и наука о системе Земля. Но в обыденной речи понятие «сфера» применяется не как термин, а как метафора – в отношении чего-то масштабного, глобального, как синоним «области», «направления». Часто говорят о сфере какой-то деятельности, сферах экономики и т. д. Нередко даже специалисты, будучи участниками научной или экологической полемики, «витают в сферах» (т. е. предаются бесплодным фантазиям) – отождествляя сферу и шар, полусферу и полушарие, и упуская сам терминологический смысл. Здесь следует напомнить, что геометрическая сфера – это замкнутая трёхмерная поверхность, множество всех точек пространства, равноудалённых от одной заданной точки (центра) на определённое расстояние (радиус). Это трёхмерный аналог плоской окружности, получающийся вращением полуокружности вокруг своего диаметра. Сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех поверхностей, охватывающих данный объём, и охватывает наибольший объём среди всех замкнутых поверхностей с данной площадью поверхности. Поэтому сферическую форму принимают такие физические объекты, у которых поверхностное натяжение минимизирует площадь поверхности: капли воды, мицеллы, пузырьки в жидкости, мыльные пузыри и др.

Однако планетарные оболочки – это нечто особое, радикально отличное и от мицелл, и от пузырей. В отношении планетарных оболочек корректнее было бы использовать понятие сферический слой (spherical shell) – это область, заключённая между двумя концентрическими сферами. В масштабах планеты оболочки являются тонкостенными сферами, но в мезокосме человека это весьма «толстые» пространства, ибо все планетарные оболочки (даже тончайшие из них – педосфера и озоновый слой) существенно превосходят размеры нашего тела и проявляют большую разнородность внутри собственного слоя.

Геоид Земли на своей поверхности формирует сфероид, близкий к эллипсоиду. Хотя фигура Земли – не идеальная сфера, её рассматривают как сферу, и моделируют в виде глобуса, поверхность которого соответствует географической оболочке. Но всё же, держа в руках учебный глобус, мы не должны забывать, что планета Земля – это плотный шар, а её атмосфера, ионосфера и магнитосфера образуют протяжённые шлейфы. Они совершенно не похожи на мыльный пузырь. Да и другие геосферы на него не похожи. Учтём также, что за весь период существования Земли (более 4,5 млрд лет) геоид проявляет определённую динамичность формы, его поверхность трансформируется. За это время Земля осуществила порядка триллиона вращений вокруг своей оси, и порядка миллиарда обращений вокруг Солнца. То есть, диахронная динамичность поверхности геоида в космическом пространстве очень велика. 

Линия, проходящая через центр геометрической сферы, определяет её ось, а точки пересечения сферы и оси определяют два антиподных полюса. Всем известно, что у Земли есть Северный и Южный полюса. Но мало кто задумывается, что это воображаемые точки, которые вовсе не аналогичны отверстиям для оси глобуса. Всем известно, что стрелка компаса указывает «на север». Однако магнитный полюс удалён от географического почти на 850 км, и постоянно перемещается.

Не вполне совпадают с полюсами и соответствующие точки на поверхности «земной тверди». На Северном полюсе устанавливаются различные знаки, например, пограничный столб России в 2002 г., и столб с указанием расстояний до разных городов. Однако они маркируют не литосферу, а гидросферу и криосферу, ибо возвышаются над толщей льда и океана, с глубинами более 4 км (что соответствует средней глубине Мирового океана). В Северном Ледовитом океане толщина льда достигает 3–5 м, а ледяных островов до 30–50 м, что используется для базирования дрейфующих станций. Поскольку лёд дрейфует, указательные знаки приходится переустанавливать. Аналогично на Южном полюсе памятный знак в окружении флагов установлен на высоте более 2,8 км над уровнем моря – на поверхности Антарктического ледяного щита. Этот ледник имеет древность более 40 млн лет, но тоже перемещается, поэтому каждый Новый год знак переустанавливают в ходе особой церемонии. Таким образом, «полюса», которые наблюдают путешественники, фактически находятся в пространстве криосферы, довольно далеко от поверхности литосферы.

Земная ось вращения наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к плоскости орбиты. Земля вращается с запада на восток, против часовой стрелки, если смотреть на неё с Северного полюса. Вокруг Солнца Земля тоже вращается против часовой стрелки. Зато Венера, столь близкая к Земле по размеру, вращается наоборот: с востока на запад, и против часовой стрелки на околосолнечной орбите. Вместе с тем, космос не «смотрит» на планеты и не знает, что есть «северный» полюс. Это мы, люди, рассматриваем такие понятия и выстраиваем в своём сознании систему представлений. Она, конечно, не лишена искажений. В частности, хотя у геометрической сферы по определению всего два полюса, в политическом дискурсе часто ведётся речь о многополярном мире, что создаёт определённый диссонанс понимания. В наших представлениях Земля предстаёт как гиперсфера, которая имеет неопределённое число противоположных полюсов.

Как математический объект, гиперсфера – это гиперповерхность в n-мерном (n > 2) евклидовом пространстве, образованная точками, равноудалёнными от центра. Соответственно, 0-сфера состоит из двух дискретных точек, 1-сфера – это круг радиусом r, 2-сфера – это обычная трёхмерная сфера, 3-сфера – это сфера в 4-мерном евклидовом пространстве (N-sphere, 2025). Топология рассматривает различные варианты и преобразования сферы и гиперсферы, в том числе т. н. патологические примеры вложения сферы в пространство. У сферы есть и внешняя и внутренняя поверхности, и в дифференциальной топологии изучается возможность перемены их местами – выворачивание сферы в трёхмерном пространстве в рамках определённых условий (Sphere eversion, 2025). При выворачивании сферы допускается самопересечение поверхностей, которые в каждый момент времени не должны иметь разрывов и складок, сохраняя гладкость. Возможность выворачивания сферы была впервые открыта американским математиком Стивеном Смейлом (1964). Этот процесс отчасти иллюстрирует известная игрушка-оригами – гексафлексагон, способный выворачиваться внутренней стороной. Для наглядности было создано множество визуализаций выворачивания сферы (рис. 1).

Рис. 1. Выворачивание сферы по методу гофрирования Б. Тёрстона (Thurston Sphere..., 2025)

Fig. 1. Sphere eversion by B. Thurston's corrugation method (Thurston Sphere..., 2025)

Для нашей книги такие понятия, как гиперсфера и выворачивание сферы, интересны в качестве иллюстраций и метафор, которые помогают осмыслить сложность реальной конфигурации биосферы, гидросферы и ноосферы. Эти планетарные оболочки не сводятся к идеальной геометрической сфере, функции которой были бы детерминированы неким пространством на поверхности земного шара. Геосферы – это динамичные системы, которые нелинейно распределены в пространстве, времени и каузальности. Они чрезвычайно мобильны, ибо перемещаются в космосе вместе с земным шаром, и при этом постоянно трансформируются и эволюционируют – в собственном экзистенциальном пространстве и времени.

В биосфере действительно происходят изменения, напоминающие топологическое выворачивание сферы. Примером может послужить т. н. «кислородная катастрофа» (Great Oxidation Event), происходившая вследствие того, что автотрофы стали производить свободный кислород. Согласно исследованиям геохимика Генриха Д. Холланда (1927–2012), свободный кислород практически отсутствовал в пространстве биосферы длительный период (3,85–2,45 млрд лет назад), на следующем этапе (2,45–0,85 млрд лет назад) его парциальное давление не превышало 0,04 атм, а в фанерозое (0,54 млрд лет назад) этот показатель превзошел 0,2 атм (Holland, 2006). При этом биосфера, образно говоря, «вывернулась наизнанку»: сперва аэробные сообщества существовали в «кислородных карманах», но по мере распространения О₂ они вышли на поверхность, а доминирующие прежде анаэробные сообщества оказались оттеснены в «бескислородные карманы». В истории Земли было множество событий, когда экологическое условия и характер биоценозов радикально изменялись. В определённой мере биосфера в течение своего существования регулярно (или даже перманентно) «выворачивается», изменяя свою структуру и состав, но при этом не теряя своей целостности и устойчивости. Постоянно трансформируется и гидросфера, ведь такова природа самой воды – здесь, как говорил Гераклит, всё течёт, всё меняется. Еще сложнее «выворачивается» ноосфера, образуя вложения, которые захватывают объём возможностей. Таким образом, топологические модели представляются продуктивными для обсуждения структуры геосфер.

Идеальная и реальная геосфера

В геометрии рассматриваются идеальные сферы, являющиеся поверхностью твёрдого шара, рассчитывается сферичность тел – это мера того, насколько форма физического объекта близка к идеальной сфере, изучается топология упругого шара (мяча) и его деформация при соударении. Однако земные оболочки не похожи на бильярдный шар или мяч. Они и не твёрдые, и не упругие; они не идеально сферичные. Поэтому здесь некорректно прибегать к математическим упрощениям.

Кажется очевидным, что нельзя считать твёрдой, оболочкой гидросферу, поскольку даже льды обладают текучестью. Однако вода проявляет себя и как весьма плотная (а в замёрзшем состоянии и твёрдая) среда, способная разрушать скалы. Гидросферу нельзя считать сферичной, поскольку значительная её часть находится в атмосфере, на рельефе суши и в недрах. Однако растекаясь по поверхности планеты, вода образует уровень моря, который считается близким к идеальной уровенной поверхности. При этом реальная поверхность океана далеко не идеальна, особенно для судна, находящегося в штормовом море.

У литосферы твёрдость и сферичность также условны. В протяжении геологических эпох литосфера ведёт себя как вязкая жидкость: рельеф и поверхность постоянно меняются под действием процессов горообразования, денудации, эрозии; вырастают горы и оплывают берега, перемещаются литосферные плиты и континенты. Даже геоид Земли далёк от идеальной сферичности, особенно в мезокосме человека. Для человека планета Земля предстаёт и не «круглой», и не «плоской», а обладающей конкретным рельефом, ландшафтами и географической структурой.

Самой «мягкой» оболочкой представляется атмосфера, однако и она проявляет определённую «твёрдость», обуславливая выветривание горных пород и мощную защиту земной поверхности от космических излучений и метеоритов. Атмосфера выступает как своеобразная «твердь» – защитная оболочка для биосферы. Из космоса она видна как подсвеченная сфера на поверхности Земли, однако фактически атмосфера не имеет плотной однородной поверхности – как положено геометрической сфере или сферическому слою.

Таким образом, земные оболочки можно именовать сферами лишь с некоторой условностью. В реальности геосферы – это сложные системы, распределённые в пространстве и времени как гиперобъект.

Границы гидросферы и гидробиосферы

О наличии земных оболочек пишут как об эмпирическом факте. Но остаётся проблема их дефиниции и установления онтологических границ, иными словами, где локализовано их пространство бытия. Ранее мы рассматривали пространство и границы биосферы как эпистемологическую проблему (Камнев, 2024c). Был сформулирован вывод, что представления о пространстве биосферы усложняются и обогащаются по мере изучения маргинальных и скрытых областей, таких, как глубинная биосфера, разреженная биосфера, теневая биосфера, ранняя микробная биосфера, виросфера, криобиосфера. Львиную долю геологической истории (до фанерозоя) в пространствах биосферы преобладали те условия, которые ныне представляются неблагоприятными для жизни, и подходящими только для экстремофильных организмов. Экстремофилы и сегодня составляют значительную часть биосферы, а их изучение расширяет представления о пространстве жизни. Маргинальной областью является и та подсистема, которая находится прямо перед нашими глазами, и которую можно назвать «ноосферная биосфера». Теперь рассмотрим, как сложно установить геометрические границы геосферы – на примере гидросферы, которая представлена как гиперобъект, взаимосвязанный с биосферой и ноосферой в единую гиперсложную систему.

Жизненная граница гидросферы. Как известно, мы пребываем в наземно-воздушной среде обитания, тогда как рыбы пребывают в водной, а кроты – в почвенной среде. Может показаться, что гидросфера от нас далека. Допустим, мы прогуливаемся по летнему бульвару Москвы, и вокруг нет воды, разве что мизерное количество водяного пара. Мы далеко от Мирового океана, и шагаем, опираясь на литосферу и педосферу, в пределах тропосферы и биосферы. Длительное время так считали и учёные. Однако если погрузиться в данную тему, так сказать, с головой, выяснится, что гидросфера – повсюду. Во-первых, под нашими ногами находятся почвенные и грунтовые воды (иногда это целые подземные реки). По обочинам бульвара вода существует в стволах и кронах деревьев, а зачастую и в прудах и водотоках. А над головой проплывают облака, которые содержат тысячи и миллионы тонн воды. Во-вторых, если бульвар не очищать зимой, его покроет слой снега и льда высотой более метра. И почти полгода данное пространство будет физически заполнено веществом криогидросферы, переходящим в криолитосферу промёрзшего грунта. В-третьих, даже в тёплый сезон это пространство регулярно заливается водой – когда случается ливень, вызывающий наводнение. В-четвёртых, если мы мысленно переместимся в прошлое всего на 1% времени существования биосферы, данное пространство будет покрыто ледником высотой более километра. А если переместимся на 10%, то окажемся в море. Ибо в юрском и меловом периоде над этим местом простиралось Среднерусское море. В-пятых, мы фактически находимся в толще ноосферы, точнее, в её подсистеме – урбосфере. И под нашими ногами расположена не природная литосфера или педосфера, а тротуар и толща антропогенного грунта, где спрятаны трубы дренажа, отопления и водоснабжения городских кварталов, пропускающие мощные потоки воды. Причём это вода необычная, совершенно не свойственная биосфере – она чистая, горячая, техногенная. Данный пример – не только философский курьёз, он касается важной практической проблемы: нам необходимо предусматривать защиту от осадков и протечек, страховаться от наводнений, наконец, следить за прогнозом погоды и запасаться зонтиком на случай дождя. Вода всегда присутствует в окружении человека, и мы постоянно пребываем на своеобразных границах гидросферы – не пространственных, а тех, что обеспечивают нашу жизнь и само бытие.

Внутренняя биологическая граница. Для нас, людей, ценнее всего – биологическая вода. Это та незначительная доля биогидросферы, которая находится в нашем собственном организме, питает его и обеспечивает жизнедеятельность. Внутри человеческого организма есть целая система водных растворов: в каждой органелле и клетке, во всех тканях и органах, в лимфатической и кровеносной системах, в ликворе и межклеточном пространстве мозга, на поверхности слизистых оболочек и кожи. Все эти воды должны пребывать в состоянии тонкой гармонии, ибо даже мизерные изменения их состава и объёма приводят к нарушениям здоровья. Таким образом, граница гидросферы находится прямо внутри нас, на уровне организма, органов, клеток и даже молекул. Жизнь неразрывно связана с водой. В.И. Вернадский высказался об этом так: «В биосфере не только вода неотделима от жизни, но и жизнь неотделима от воды. Трудно учесть, где кончается влияние одного тела — воды и начинается влияние другого — разнородного живого вещества» («Биосфера», § 156).

Ноосферная граница гидросферы. Помимо биологических вод, каждому из нас необходимо ещё целое море влаги для насущных и хозяйственных нужд: чтобы пить и готовить пищу, стирать и мыться, купаться в море и получать посылки, доставленные морским транспортом. Чем бы мы ни занимались, это сопряжено с каким-то потреблением воды. Водные ресурсы требуются для всех производств. Даже в самом сухом офисе нужен водопровод, или хотя бы бутылка воды – а по всему земному шару количество бутилированной воды и напитков достигает порядка триллиона литров. И эта влага уже принадлежит не столько гидросфере и биосфере, сколько ноосфере. Трудно подсчитать всё количество воды, которого требует вся профессиональная деятельность людей, вся экономика производства и инфраструктура жизнеобеспечения, но понятно, что количество это огромно.

Таким образом, каждый индивидуум обладает своей, персональной гидросферой, которая достаточно обширна. А всё человечество для своих нужд использует целую антропогидросферу. Наконец, вся ноосфера вовлекает в свою активность едва ли не всю гидросферу, используя самые разные её ресурсы: поверхность морей и океанов, толщу рек и озёр, водяной пар и лёд, растительные соки и т. д. Эти ресурсы колоссальны, а формы вовлечения многообразны. Вода обеспечивает и жизнь человека, и деятельность техники. Вода образует даже само пространство бытия – для городов и сельскохозяйственных угодий, которые располагаются на берегах морей и пресных водоёмов, на льду и на грунте с вечной мерзлотой.

Мы рассмотрели те границы гидросферы, которые не выражены геометрически, но отделяют воду, перешедшую в распоряжение организма и ноосферы. Это не топологические, а экзистенциальные границы. Ещё одна экзистенциальная граница гидросферы находится в космосе.

Космическая граница гидросферы. Считается, что гидросфера изолирована от вышележащего космического пространства чрезвычайно сухой стратосферой. Однако за всю историю Земли значительная часть гидросферы пополнялась из космоса – за счёт падения метеоритов и комет, содержащих некоторое количество H₂O. И наоборот, в космическое пространство постоянно выделяется некоторое количество молекул земной воды, а также кислорода и водорода, образующихся за счёт расщепления H₂O под влиянием ультрафиолета на высоте около 80 км. Молекулы воды есть в экзосфере, представленной сильно разреженным газом, которая под давлением солнечного ветра образует хвост длиной почти 8 земных диаметров (Дерпгольц, 1971, с. 73). По этим причинам и космические воды в определённой мере можно считать компонентом земной гидросферы – как открытой и формирующейся системы.

Здесь можно с некоторой долей иронии утверждать, что и вся Земля «прилетела из космоса». Коль скоро планета Земля сформировалась из газопылевого облака, её водород, кислород и вода – это изначально космический материал. И элементы той части Мирового океана, которая образовалась вследствие дегазации недр, так или иначе имеют космическое происхождение. Другая часть, как уже говорилось, привнесена кометами, метеоритами и космической пылью.

Количество воды и её составляющих в космосе поистине огромно, ведь водород – самый представительный элемент во Вселенной. Водород присутствует и в веществе звёзд, и в межзвёздном пространстве (которое только кажется абсолютно пустым). Так, в галактике Млечного пути 99% массы вещества межзвездной среды составляет газ, в котором 91% атомов – это водород. В межзвёздных облаках содержится огромное количество ионов H₃⁺, которые играют ключевую роль в межзвёздных химических процессах – а это важная тема астробиологии. В 2011 г. М. Брэдфорд из NASA и команда исследователей опубликовали результаты исследования квазара APM 08279+5255, соседствующий со сверхмассивной чёрной дырой, вокруг которого обнаружен водяной пар – более тёплый и плотный, чем вещество в межгалактическом пространстве. Его количество в 140 трлн раз больше Мирового океана Земли. Это свидетельствует о том, что вода присутствовала уже на самых ранних этапах существования Вселенной (Bradford et al., 2011).

Впрочем, расстояние до этого объекта столь велико – 12 млрд световых лет – что возникает сомнение его влияние на Мировой океан и даже нынешнее существование. Гораздо актуальнее связывать Мировой океан и земную гидросферу с водой, существующей в объектах Солнечной системы. Здесь вода сосредоточена в астероидах, кометах, и, конечно, в гидросферах и криосферах планет. Сравнимые с Землёй или даже превосходящие объёмы воды имеют Ганимед, Титан, Каллисто, Европа, Плутон. Вода обнаружена и на различных экзопланетах, число которых только в одной нашей галактике достигает, вероятно, порядка триллиона.

Таким образом, внешняя граница гидросферы размыта и синхронно, и диахронно, и никак не соответствует геометрической сфере. Некоторое количество воды постоянно утекает в космос из земной атмосферы – и поступает в атмосферу из космоса, где воды неисчислимо много. Поэтому космическая граница гидросферы больше похожа на безграничность.

Литосферная граница гидросферы. Аналогичные эпистемологические проблемы возникают при попытке отграничить Мировой океан от литосферы и земных недр. Считается, что гидросфера изолирована от подлитосферных недр. Однако в гидросферу постоянно поступает H₂O из земных недр вследствие вулканизма и дегазации вещества мантии, причём это количество весьма значительно. Вулканолог Евгений Константинович Мархинин (1926–2016) подсчитал, что за время формирования земной коры на поверхность при вулканических извержениях должно было поступить от 854 до 1138 квадриллионов тонн воды из мантии, что составляет более половины расчётного объёма гидросферы. Помимо этого, общий вынос ювенильной воды гидротермами и сольфатарами за всю историю Земли составил 9·10¹⁷ т. По его мнению, этих двух вулканических источников влаги уже достаточно, чтобы сформировать гидросферу (Мархинин, 1980, с. 71–74).

Глубинная гидросфера и гидробиосфера. В связи с обнаружением большого количества влаги в недрах, возможно использовать понятие глубинная гидросфера – или его аналоги. Так, канадский геохимик Барбара Лоллар с коллегами (Lollar et al., 2024) обсуждают скрытую гидрогеосферу (hidden hydrogeosphere). Здесь выделяют сублитосферную, глубинную внутрикоровую часть, глубокие водоносные горизонты и поровые воды в морских отложениях. Также глубинной гидросферой называют придонные воды Мирового океана, гидротермальные воды, выходящие на дне моря, трещинные воды и др. Более прагматичным подходом учёные считают исследование в недрах Земли не H₂O, а водорода (Williams, Hemley, 2001). Поскольку вода непременно соседствует с биотой, а её молекулы на Земле активно вовлечены в биогеохимические процессы, концепция глубинной гидросферы логично переходит в идею глубинной гидробиосферы, и позволяет рассматривать более широко нижние границы биосферы и распространения жизни на Земле.

Наличие воды в глубинах литосферы постулировалось с давних времён, в том числе, в советской науке. Эта тема была детально рассмотрена в трудах гидролога В.Ф. Дерпгольца и гидрогеолога Е.С. Гавриленко (Гавриленко, Дерпгольц, 1971), где помимо внешней гидросферы рассматривалась вся химическая вода планеты, включая глубинные флюиды. По некоторым оценкам в слое литосферы от 5–10 до 20–25 км гипотетически содержится 1,3 млрд км³ воды, а в слое 25–70 км её не менее 0,6 млрд км³. Из этих 1,9 млрд км³ в гидросиликатах связано 713 млн км³ влаги, остальное – флюиды (Орлёнок, 1998). Сверхкритический флюид – это особая фаза вещества. Нарастание давления и температуры в недрах не позволяет воде закипать, но после критической точки в 647,3 °К и 22,1 МПа она переходит в фазу сверхкритической жидкости, или флюида (Supercritical fluid, 2025). Вода в таком состоянии – это немаловажная часть гидросферы, ибо она участвует в системе гидротермальной циркуляции и выходит на поверхность в гидротермальных источниках, среди которых выделяют «чёрные курильщики», «белые курильщики», гидротермальные плюмы и др. Они образуют в афотической зоне океана гидротермальные оазисы – экосистемы, основу которых составляют симбионты с хемоавтотрофными прокариотами, способными не только утилизировать сульфиды, но и нейтрализовать их токсичные свойства. Сравнительно недавно выяснилось, что на Земле издревле существует система гидротермальных источников, располагающаяся вдоль протяжённых срединно-океанических хребтов, которая обеспечивает существенное поступление в биосферу химических элементов – и некоторый вклад в глобальную биомассу. Гидротермальные источники важны и тем, что выбрасывают в океан широкий спектр металлов, включая Fe, Mn, Cr, Cu, Zn, Co, Ni, Mo, Cd, V и W, многие из которых выполняют функции микроэлементов.

Близкую по смыслу концепцию глубинной биосферы (deep biosphere) предложил астрофизик Томас Голд, подразумевая те области в грунте и недрах, которые не подверглись биотурбации – перемешиванию крупными организмами (Gold, 1992). Вероятно, понятие глубинной биосферы и глубинной гидробиосферы смыкаются, поскольку в среде обитания микроорганизмов обычно присутствует влага. Сама идея существования жизни в недрах Земли зародилась в незапамятные времена. В донаучный период она проявляла себя как мифопоэтические представления о подземном царстве, хтонических существах, нижнем мире и т. д. Но были и практические знания. Длительный период люди занимались горной добычей, земляными работами, строительством, мелиорацией, сельским хозяйством, и эта деятельность тоже базировались на некоторых представлениях о жизни в недрах и глубинах, на некоторой народной мудрости. На научной основе с 1920-х годов начались исследования эндолитических сообществ микроорганизмов и литобионтов (эндолиты, гиполиты), которые населяют трещины, полости, поры в горных породах, отложениях, грунтах. Постепенно сложилась обширная область знаний – геомикробиология (Konhauser, 2007). Она обладает большой актуальностью как для фундаментальной науки, так и для экономики, поскольку литобионты участвуют в почвообразовании, в разрушении сооружений и др.

Концепция глубинной биосферы позволяет расширить границы биосферы – как области выживания организмов – потому что среди эндолитов есть экстремофилы, выдерживающие исключительно неблагоприятные условия. Таковы, например, различные гипертермофилы (см. обзор Hyperthermophile, 2025). Например, установлено, что архея Geogemma barossii способна размножаться при 121°C. Особые биоценозы развиваются в гидротермальных источниках срединных океанических хребтов, где в крайне неблагоприятных условиях возникают своеобразные оазисы, основанные на деятельности хемоавтотрофов и симбиотрофов. Академик В.В. Малахов, изучавший обитателей гидротермальных оазисов, образно называл эту систему «запасной биосферой», подразумевая, что определённые группы животных могли переживать там катастрофически неблагоприятные периоды (Малахов, 2001).

Организмы глубинной биосферы могут являться автотрофами, гетеротрофами, паразитами, симбиотрофами. Они могут представлять собой одноклеточные археи, бактерии, водоросли, микологические организмы. В эндолитических недрах встречаются и многоклеточные формы: грибы, нематоды, плоские черви, коловратки, аннелиды, членистоногие. По некоторым оценкам, глубинная биосфера обладает значительными количественными параметрами: в недрах сосредоточено около 90% биомассы двух доменов жизни: архей и бактерий, и 15% биомассы всей биосферы. Их генетическое разнообразие не меньше, чем на поверхности. Жизнь была обнаружена на глубине 5 км под континентальной поверхностью и 10,5 км ниже поверхности океана (Collins, Pratt, 2018).

Предположительный объём глубинной биосферы Земли составляет 2–2,3 млрд км³, что примерно вдвое превышает объём океанов. Голд теоретически подсчитал, что если поровое пространство глубиной до 5 км заполнено водой, и всего 1% этого объёма будет составлять микробная биомасса, то этого живого вещества достаточно, чтобы покрыть всю поверхность Земли слоем толщиной 1,5 м (Gold, 1992). Данные оценки вызывают некоторый научный скепсис, однако в целом представления о жизни в недрах Земли привлекают большой интерес и обогащают представления о биосфере. В открытой энциклопедии глубинной биосфере посвящена обширная статья (см. обзор Deep biosphere, 2025 ).

Данная концепция важна для целостного понимания феномена биосферы – на всём протяжении её истории. Во-первых, в скрытых областях глубинной находится значительная часть биомассы и биоразнообразия. Во-вторых, основную часть геологической истории в пространствах биосферы преобладали те условия, которые нам теперь кажутся экстремальными и маргинальными, характерными для скрытых подсистем. В определённые периоды биосфера существовала в той форме, которую ныне называют «глубинной» – как эндолитические сообщества, оазисы гидротермальных источников, микробные плёнки, глубоководный ил и т. п. Различные формы подобных биоценозов, очевидно, доминировали на Земле в такие эпохи, как архей, криогений, и в целом до фанерозоя – а это львиная доля геологической истории. В-третьих, глубинная биосфера (и гидробиосфера) достаточно динамична и обменивается веществом с биосферой, представленной скоплениями живого вещества. Её перемешивание обуславливают постоянная сейсмическая активность (особенно сильные землетрясения), различные гидрологические и геофизические явления, способствующие перемещению эндолитических организмов и трансформации эндолитических сообществ.

Концепция глубинной биосферы не нова. Основатель учения о биосфере академик В.И. Вернадский придавал определённое значение глубинным частям биосферы, веря в будущие открытия: «Она [биосфера] простирается вверх до границ стратосферы, примерно на 20 км от уровня геоида, где вода во всех видах практически, а может быть и вообще, отсутствует, и вниз до 3–4 км под сушей, где прекращается жидкая фаза воды и начинает господствовать её газовая фаза. В подземной её области быстро начинает господствовать анаэробная жизнь. Под дном океана она, по-видимому, не идёт глубоко. Но здесь наши знания ничтожны. Надо ждать фактов. Латентные формы жизни – в рассеянном инертном состоянии идут далеко за пределы биосферы вниз и вверх» (Вернадский, 1938).

В труде «Химическое строение биосферы Земли и её окружения» (Гл. XV. Планетное значение жизни. §116) В.И. Вернадский указывал и на предысторию данной концепции: «С одной стороны, наблюдается латентная жизнь спор, которая сосредоточена и в морских илах и осадках, с другой стороны, новая полноценная жизнь бактерий и грибов, в значительной степени новых их эволюционных форм, приспособившихся к подземной жизни вне океанов. К сожалению, это огромное по своему значению явление в природе совершенно не изучено и недооценено в своем планетном значении. Обычно рассматривают эту микроскопическую жизнь как случайно попавшую сверху из геохор и из коры выветривания в данный исторический момент. Впервые, мне кажется, в 1891 г. профессор Ф. Штапфф в многолетней работе при прорытии Симплонского туннеля в Альпах доказал на больших глубинах существование своеобразной, независимой от наземной, подземной жизни» (Вернадский, 2013, с. 164).

В данном параграфе мы рассмотрели гидросферу «философски» – и она предстала как сложная система, как гиперобъект с размытыми экзистенциальными границами, как проявление всюдности воды. Получается, что гидросфера вовсе не ограничена Мировым океаном. Её пространство и время не имеет чётких границ и, можно сказать, простирается сквозь всю Вселенную. Гидросфера присутствует всюду, где есть молекулы воды. Для полноценного понимания гидросферы как феномена, следует учитывать неограниченность гидросферы, вытекающую из всюдности воды. Однако такое широкое представление размывает границы гидросферы и мешает исследовать её как объект. Неизбежно встаёт вопрос, если гидросферу формируют и космос, и недра Земли, и биосфера, и ноосфера, то что мы вообще изучаем? В этом тоже проявляется гиперсложность и взаимопроникновение планетарных оболочек, и то, что эти системы не являются геометрическими сферами.

Структура и свойства гидросферы

Академик В.И. Вернадский в главе «Значение воды в строении Земли» высказался следующим образом: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных, геологических процессов. Нет земного вещества – минерала, горной породы, живого тела, которое бы её не заключало. Всё земное вещество – под влиянием свойственных воде частичных сил, её парообразного состояния, её вездесущности в верхней части планеты – ею проникнуто и охвачено» (Вернадский, 2013, с. 18). В свою очередь, выдающийся отечественный гидрогеолог и популяризатор Владимир Фёдорович Дерпгольц писал, что отношение к воде – зеркало учёного-естествоиспытателя. Чем серьёзнее учёный относится к воде, тем выше он как учёный стоит в ряду своих коллег. Жизнь возможна даже без кислорода (анаэробная), но невозможна без воды (Дерпгольц, 1971).

Издревле умение подчинять водную стихию считалось наиболее сложным и ценным практическим знанием. Сооружение плотин, мореплавание, постройка каналов, систем орошения, водоснабжения были сопряжены с большим риском и затратами. Теоретические и фундаментальные исследования воды имеют долгую историю (см. напр., Михайлов и др., 2007). Небольшой очерк по истории изучения воды был предложен нами ранее (Камнев, Фащук, 2016). Книги В.Ф. Дерпгольца о воде содержат ценные факты и умозаключения, однако не предлагают обобщённую модель гидросферы. Явления и процессы в гидросфере изучаются и преподаются в рамках общей гидрологии (Михайлов и др., 2007; Харламова, 2016). Гидрология и её многочисленные направления (гидрография, океанология, гидрогеология и т. д.) получили в большое развитие, однако по ряду причин не сформировано целостное учение о гидросфере, рассматривающее водную оболочку Земли как единую систему. Возможно, знание о гидросфере, о водах планеты и их использовании – самое сложное знание в человеческой культуре. В данной статье мы коснёмся лишь некоторых аспектов экологии гидросферы, а точнее, эпистемологии этого феномена.

Термин «гидросфера» (как и «биосферу») ввёл в науку выдающийся геолог Эдуард Зюсс в 1875 г. Первоначально под гидросферой подразумевали прерывистую водную оболочку, расположенную на поверхности земного шара – совокупность океанов, морей, рек, озёр, болот, ледников, снежного покрова, а также подземных вод. Компоненты гидросферы считались дискретными. Однако динамичность гидросферы позволяет рассматривать её как континуум, единую и непрерывную систему, и включать в неё влагу атмосферы, литосферы и живых организмов. Поэтому в самом широком толковании в биосферу можно включать все воды Земли, которые участвуют в глобальном круговороте веществ, в том числе подземные воды в верхней части земной коры. Поскольку вода является и местом обитания многих организмов, и условием их существования, границы гидросферы приблизительно совпадают с границами биосферы.

Земную гидросферу подразделяют на подсистемы по агрегатному состоянию (жидкость, пар, лёд) и местоположению (океаны и суша). Основные понятия (которые могут перекрываться) приведены в таблице 1.

Каждый из пунктов таблицы имеет свою специфику и важность. Например, в пункте «космические воды» подразумевается, что гидросфера изолирована от космоса чрезвычайно сухой стратосферой, однако за всю историю Земли существенная доля гидросферы была сформирована за счёт падения метеоритов и комет, а часть молекул земной воды неизбежно утекает в космическое пространство. Из земной атмосферы происходит постоянная утечка газов, в том числе кислорода и водорода, образующегося за счёт расщепления воды под влиянием ультрафиолета на высоте около 80 км. Разреженный газ экзосферы под давлением солнечного ветра образует хвост, как у кометы, длиной почти 8 земных диаметров, где есть и молекулы воды (Дерпгольц, 1971, с. 73). Или пункт «сублитосферные воды»: гидросфера изолирована от подлитосферных недр, однако пополняется оттуда огромным количеством влаги – вследствие вулканизма и дегазации вещества мании. Для России исключительную важность имеет криосфера, с которой связаны (в холодный сезон) покоящиеся формы живого вещества.

Существует ли ноогидросфера? Этот вопрос пока неясен. Пока можно с уверенностью утверждать, что в современную эпоху техногенные или антропогенные воды имеют особое влияние. Промышленное производство, транспорт, процессы загрязнения, развитие информационных ресурсов и другие антропогенные факторы стали оказывать значительное влияние на гидросферу в целом. Антропогенным влиянием можно считать и информационные факторы, в частности, исследование гидросферы. Развивается экономическая классификация её водных объектов, где выделяются объекты поверхностных вод (водотоки, водоёмы, океаны, моря) и объекты подземных вод (бассейны, водоносные горизонты, месторождения). Свод данных о водных объектах, об их водных ресурсах, использовании водных объектов, о водопользователях составляет государственный водный кадастр (Водный кадастр Российской Федерации). Правовые основы использования и охраны водных объектов регулируются, в частности, Водным кодексом РФ. По мнению автора, исследовательские гидрологические и гидроэкономические аспекты – это частный случай взаимодействия гидросферы и ноосферы. Гидросфера не сводится к водным ресурсам. Данный вопрос требует рассмотрения в отдельной публикации.

Таблица 1. Основные подразделения гидросферы 

Table 1. Main divisions of the hydrosphere

Рассмотрим некоторые свойства, точнее, количественные характеристики гидросферы, суммированные по результатам множества исследований. Верхняя граница гидросферы располагается на высоте около 300 км и практически совпадает с верхней границей атмосферы. Полагают, что на больших глубинах (под материками до 60 км, а под зонами разломов в океане – до 100 км) вода из мантии Земли поступает в астеносферу в виде летучих гидридов щелочных металлов и легкоплавких силикатов, которые затем дегидратируются в пары воды и задерживаются (дренируются) в зонах океанических разломов. Так в природе формируется подстилающая, «дренажная оболочка» или нижняя граница гидросферы. Нижняя граница гидросферы под материками достигает 12–15 км, а под океанами 3–5 км. Общая площадь видимой поверхностной части гидросферы составляет более 380 млн км² или 75% поверхности Земли. Моря и океаны занимают 361,2 млн км² (70,8%), озёра и реки – 2,3 млн км² (1,7%), болота – около 3 млн км² (2%), а водохранилища – 0,4 млн км² (0,5% поверхности Земли). Ледники покрывают 14–16 млн км² или 11% суши (Добровольский, Залогин, 1982; Орлёнок, 1998; Орлёнок и др., 1998; Михайлов и др., 2007; Степанов, 2007).

Для понимания и оценки вклада различных вод в общий водообмен Земли в пределах границ гидросферы можно условно выделить поверхностные и подземные воды, а также влагу атмосферы. Поверхностные воды Земли располагаются от максимальных глубин океана (Марианский жёлоб, Тихий океан, 11022 м) до максимальных высот высокогорных снегов (Эверест, Гималаи, 8848 м). Их суммарный объем составляет около 1400 млн км³. При этом в Мировом океане содержится 1370 млн км³, в материковых ледниках – 24–30 млн км³, в морских льдах – 4 млн км³, в снежном покрове – 1,3 млн км³ воды. В реках её количество оценивается в 1,2 (за год – 50) тыс. км³, в озёрах – до 275 тыс. км³, в болотах – 10–12 тыс. км³, а в водохранилищах – 6 тыс. км³.

Все воды гидросферы участвуют во влагообороте планеты, обновляясь в атмосфере за 8 дней, в руслах рек – за 10–20 суток, в почве – за один год, в озёрах – за 7–10 лет. В океанах вода обновляется за 3000 лет, для воды, законсервированной в ледниках, этот цикл составляет 8–16 тыс. лет (в Центральной Антарктиде – 200 тыс. лет). p style="text-align: justify;">Подземные воды можно подразделить на грунтовые (глубина залегания до 0,1 км) и поровые (до 1,5–2 км). Эти воды находятся в жидкой фазе, их количество составляет 66–100 млн км³. Они имеют питание из поверхностных вод и влаги атмосферы. Подземные воды в зоне активного водообмена (0,3–0,5 км) обновляются тысячи лет, в зоне замедленного водообмена (до 1,5–2 км) – за десятки и сотни тысяч лет, а глубже (2–5 км), в зоне пассивного водообмена, – за миллионы лет. p style="text-align: justify;">В земной коре на глубинах более 5–10 км (зона пассивного водообмена) вода имеет преимущественно эндогенное происхождение. Здесь при температуре 374°С (для пресной) и 425°С (для насыщенных растворов), давлении более 218 атм молекулы воды приобретают скорость газовых, сохраняя плотность жидкости. Это состояние жидкости называют водяной плазмой. По современным оценкам в слое от 5–10 до 20–25 км гипотетически содержится 1,3 млрд км³ воды, а в слое 25–70 км её не менее 0,6 млрд км³. Из этих 1,9 млрд км³ в гидросиликатах связано 713 млн км³ влаги, остальное – «плазма» или флюид (Орлёнок, 1998; Степанов, 2007). p style="text-align: justify;">Запас влаги в атмосфере оценивается в 13–14 тыс. км³ и составляет всего 0,0005% от её общего количества в гидросфере. Вода здесь находится в виде пара, капельно-жидкой влаги (облака) и кристаллов льда (Степанов, 2007). Общее количество воды в гидросфере Земли составляет около 3,3×10¹⁸ т, или 3,3 млрд км³. В недрах мантии Земли до глубин 2700 км может содержаться ещё от 3 до 28 млрд км³ воды (Львович, 1974, 1986; Михайлов и др., 2007).

Гидросфера считается колыбелью жизни. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу. Очертания зеркала вод на поверхности Земли постоянно изменялись, конфигурация и характер морей были иные. Площадь Мирового океана сокращалась: 3 млрд лет назад – 506 млн км²; 2,2 млрд лет назад – 499 млн км²; 2,1 млрд лет назад – 462 млн км², в пермский период 411 млн км²; что значительно больше современных 361,8 млн км². Неоднократно происходили трансгрессии и отступления моря. Большая часть Русской равнины, Западной Сибири, Дальнего Востока были морским дном. В меловой период моря занимали значительную часть современной Европы, Северной и Южной Америки, северной части Африки, северо-западной части Азии и часть современной Австралии. В период меловой трансгрессии (максимум которой был 90–97 млн лет назад) под водой находилось 36% современной суши. Площадь Мирового океана тогда достигала 415 млн км² – 81% всей поверхности земного шара (Клиге и др., 1998). Эти сведения показывают огромную роль гидросферы в формировании лика Земли, причём этот процесс весьма разнородный (формирование берегов, дна, осадочной толщи, локальное воздействие на климат), и в нём участвует биота. Концепция глубинной гидросферы, о которой говорилось выше, позволяет постулировать более широкие границы распространения жизни на Земле, и свидетельствует в пользу того, что планетарные оболочки надо рассматривать как гиперсложные системы, не стремясь упростить и схематизировать наши научные представления. p style="text-align: justify;">Гидросфера – важнейшая планетарная система, участвующая в формировании атмосферы и литосферы, фактор формирования, регуляции и стабилизации глобального энергетического баланса, связующий фактор круговоротов, интегрирующий фактор биосферы и педосферы. Огромную роль в биосфере играют два процесса, свершающиеся в гидросфере – фотосинтез продуцентов и разрушение (окисление) органического вещества, в первую очередь, в морских водах. Общая биомасса фитопланктона в верхних 200 м Мирового океана составляет, по оценкам М.Е. Виноградова и Э.А. Шушкиной (1987), около 6,7 млрд т сырой массы, или 400 млн т углерода, бактериальное окисление составляет 60–100 млрд т С в год, а общее окисление 85–150 млрд т С в год.

Обобщённые оценки гидросферы имеют большую ценность, однако они не должны подменять и упрощать системную картину: гидросфера имеет сложнейшую пространственную и временную структуру, проявляет большое физико-химическое разнообразие подсистем. Колоссально биоразнообразие водных подсистем, включая количество видов и форм жизни, своеобразие микроорганизмов и микроскопических стадий, обилие вариантов экосистем, экологических ниш и условий обитания. В антропоцене дополнительную сложность гидросфере придаёт ещё и бесчисленное разнообразие техногенных объектов, которые содержат воду в той или иной форме, или изменяют природные водоёмы. Для человечества важно и то, что природные гидросферные объекты имеют свой облик, эстетический и рекреационный потенциал. Можно сказать, что каждый водоём – уникальный объект мира.

Таким образом, вода не просто присутствует в живом веществе, но является его активной основой, определяющей онтологию жизни. Жизнь принципиально неотделима от воды, причём на всех уровнях бытия – от молекулы до планеты. Любая экосистема функционирует и сохраняет устойчивость только при участии влаги, разнообразных функций воды. На глобальном уровне биосфера также сплетена с гидросферой: в пространстве, во времени, в причинно-следственных связях, образует единую и неразделимую надсистему. Гидросфера Земли – это экологический феномен, сформировавшийся под влиянием биоты. Все «водные объекты» существуют как экосистемы, принадлежащие одновременно и гидросфере, и биосфере. Вероятно, каждая молекула воды в ходе геологической истории взаимодействовала с живым веществом, а биота участвовала в формировании берегов и русел, влияла на состав воды, на запасание влаги в болотах и лесах, и в целом определяла лик Земли. Биосфера и гидросфера формируют единое пространство жизни. Отсюда вытекает вывод, что характеризовать биосферу и гидросферу по отдельности некорректно. Единство онтологии влечёт за собой и единство эпистемологии.

Геосферы и земные оболочки с точки зрения В.И. Вернадского

В.И. Вернадский оперировал понятиями биосфера, гидросфера, атмосфера ещё на рубеже XIX–XX веков. Но над пониманием структуры планетарных оболочек он работал всю жизнь, до 1940-х годов. Заметим, что это не было прямой задачей геохимика первой половины ХХ века. Чтобы в полной мере описать геосферы, требуются мощные науки, которые получили развитие лишь в космическую эру – это геофизика, планетология, системология, космохимия, астрофизика и др. Также необходимо учитывать достижения современной философии XX и XXI века.

Особое достижение В.И. Вернадского в том, что его геохимия не ограничена лишь земной геологией. Она включает космохимию. Вернадский впервые начал рассматривать геологию Земли в контексте её истории в качестве планеты солнечной системы. Он говорил о том, что нельзя рассматривать Землю вне её связи с космосом. В то время геология была преимущественно региональной, геологическая съёмка охватывала лишь самый верхний слой земной коры. Не было данных о глубинном строении Земли, составе мантии и ядра. Не было данных о строении океанической коры. Поэтому подход к глобальному изучению Земли в сравнении с другими планетами солнечной системы был абсолютно необычным. (Галимов, 2013b, с. 26)

 Вернадский описал определённую систему геосфер в книге «Очерки геохимии» 1927 г., которая была основана на курсе лекций в Сорбонне 1923–1924 гг. и на подготовленной для этого курса книге «La géochimie» 1924 г. Её третий очерк открывает §1 «Геосферы и земные оболочки» (Вернадский, 1983, с. 67–82). Здесь уместно процитировать мнение академика целиком, подчеркнув важные детали:

«Мы видели, что в земной коре можно различить оболочки – более или менее правильные концентрические слои, охватывающие всю планету, меняющиеся с глубиной, в вертикальном разрезе планеты, и отличающиеся друг от друга характерными для каждой, только ей свойственными, особыми физическими, химическими и биологическими свойствами, – геохимически резко различные. Можно представить себе земную кору как совокупность таких концентрических оболочек. Для этих оболочек Д. Меррэй (1910) предложил название «геосфер». Я буду в дальнейшем пользоваться этим названием и связанным с ним понятием. Надо иметь всё время в виду, что положение геосфер в вертикальном разрезе определённое, но поверхности, их отделяющие, не шаровые, а неровные и исторически сложившиеся в геологическом времени; отдельные точки некоторых геосфер могут далеко заходить вверх и вниз от среднего уровня. Горы коры выветривания в тропосфере нам представляют ясно и образно то явление, о котором я сейчас говорю: орография суши является той математически сложной поверхностью, которая отделяет литосферу, её верхнюю геосферу – кору выветривания – от атмосферы, нижней геосферы последней – тропосферы. В огромном большинстве случаев поверхности ограничения всех геосфер столь же «неправильны», геометрически «сложны».

Я сохраняю, однако, и понятие земных оболочек и буду отличать геосферы и земные оболочки. Земная оболочка – понятие более общее и сложное, чем геосфера. Она захватывает, может быть, несколько геосфер. В то самое время, когда геосфера, как мы увидим, определяется по немногим – одному, двум параметрам равновесий, оболочка, если исходить для определения её границ от одной какой-нибудь геосферы (я принимаю за основную термодинамическую геосферу), включает все те геосферы, которые географически с основной совпадают. Такой земной оболочкой является, например, биосфера, область жизни, захватывающая тропосферу, гидросферу и часть стратисферы (кору выветривания).

Изучение геосфер имеет очень важное значение в геохимии, ибо этим путем можно свести историю всех химических элементов в земной коре к их передвижению, к их миграции из одной геосферы в другую и обратно, к миграции закономерной, непрерывно возобновляемой» (Вернадский, 1983, с. 67).

Эта пространная цитата показывает, что уже в начале 1920-х годов Вернадский понимал эпистемологические проблемы, связанные с дефиницией, топологией и хронологией геосфер, и то, что биосфера – это нечто большее, чем просто сферический слой между литосферой и атмосферой. Академик опирался на понятие «геосфера», которое в 1910 г. ввёл британский гидрограф и морской биолог Джон Меррей (John Murray; 1841–1914). Меррей интегрировал накопившиеся к тому времени понятия с корнем «-сфера», в числе которых: атмосфера Аристотеля, биосфера, гидросфера и литосфера Э. Зюсса, стратосфера и тропосфера Т. Де Борта, антропосфера Д.Н. Анучина, педосфера А.А. Ярилова (Чумаков, 2022).

Однако геохимическая картина строения Земли оказалась неизмеримо сложнее, чем модель концентрических сфер, которая восходила ещё к античным представлениям и идеалам геоцентризма. Согласно традиции, Вернадский должен был рассматривать земную кору как совокупность концентрических оболочек, и здесь возникла необходимость разделить понятия геосферы и земной оболочки. Однако Вернадский не имел чётких критериев различения, и постоянно смешивал эти два термина. Он создал запутанную таблицу, где в столбцах размещены геосферы по разным критериям: 1) термодинамические (физический вакуум – кэносфера; верхняя термодинамическая геосфера), 2) химические (озоносфера), 3) фазовые (ионосфера, стратосфера), 4) парагенетические (ионосфера, озоносфера), 5) лучистые (ионосфера, озоносфера). Далее академик ввёл ещё один критерий разграничения – дисимметрию (отсутствие сплошности). Биосфера и гидросфера у него соседствовали с такими терминами, как кора выветривания, область охлаждения, обычный воздух. С литосферой у него соседствуют верхняя и нижняя метаморфические геосферы, магмосфера, гранитная геосфера, геосфера основных пород, стратисфера (область осадочных пород) и др. Для целей геохимии Вернадский предложил расчленить земную кору на следующие земные оболочки: ионосфера, стратосфера, биосфера, стратисфера, метаморфическая оболочка, гранитная оболочка, основная (базальтовая) оболочка. Академик признавал несовершенство таблицы в третьем очерке геохимии: «Эта схема совершенно эмпирическая; она выражает наблюдаемые факты без всяких теоретических соображений. Она имеет все достоинства и все недостатки подобных схем». Но ведь Вернадский предлагал не учебный материал, а именно очерк, где размышлял и пытался преодолеть устоявшиеся представления о том, что поверхность Земли – это исключительно остатки коры первого затвердения жидкой расплавленной массы нашей планеты, разбитые на концентрические сферы.

Параллельно в течение долгих лет Вернадский работал над «Историей минералов земной коры», первый том которой был издан в двух выпусках 1923 и 1927 гг. Здесь Вернадский развил генетическую минералогию, описал природные геологические тела, в которые объединяются минералы, и показал сферы Земли, составленные из этих тел. В этом труде нет терминологической чёткости понятия земной оболочки. Так, в начале третьей главы «Земная кора. Оболочки земной коры» сказано: «Земной корой» мы называем верхнюю поверхностную оболочку земного шара, доступную в настоящее время непосредственному наблюдению и исследованию». Таким образом, Вернадский называет оболочкой и всю земную кору, и подсистемы, предлагая разделить её на термодинамические, фазовые и химические оболочки. Вслед за античной моделью, он выделяет три фазовые оболочки: атмосферу, гидросферу, литосферу, подробно их описывая. В этой главе Вернадский предлагает более лаконичную и упорядоченную таблицу (рис. 2). В конце главы академик приводит лаконичный обзор истории изучения земных оболочек и перечень источников, и отмечает, что даже история данного вопроса не упорядочена: «Деление земной коры на ряд оболочек проникло в науку медленно и одновременно с разных сторон. Трудно сейчас сказать, кто первый дал ясное представление об этом явлении.»

Рис. 2.Оболочки Земли в книге Вернадского «История минералов земной коры» (1923, с. 40)

Fig. 2. The Earth's spheres in Vernadsky's «History of Minerals of the Earth's Crust» (1923, p. 40)

В книге «Биосфера» (1926) данному вопросу посвящена глава «Биосфера – земная оболочка». Вернадский пишет: «Можно различить две формы в этой структуре: с одной стороны, большие концентрические области планеты – концентры, с другой – более дробные подразделения, называемые земными оболочками или геосферами. … Каждая область представляет, по-видимому, замкнутую, независимую от другой механическую систему. Таких областей по крайней мере три: 1) ядро планеты, 2) промежуточный слой, называемый иногда «сима» (по Зюссу), и 3) земная кора» (§ 69). Таким образом, академик использует здесь понятия геосфера и земная оболочка как синонимы, и вводит дополнительное понятие – концентр. При этом Вернадский уже закладывает основы представлений о системе планеты Земля. Здесь же размещена таблица, где выделены термодинамические, фазовые, химические и парагенетические земные оболочки.

В самом позднем своём труде «Химическое строение биосферы Земли и её окружения» Вернадский описывает геологические оболочки и геосферы более обстоятельно, с учётом огромного накопленного опыта. Этот труд Вернадский называл «моя главная книга», «книга жизни», но не успел окончить. Первая публикация была осуществлена только в 1965 г. (Галимов, 2013a, с. 5). Здесь в обширной главе XIII «Обзор геологических оболочек и геосфер Земли как планеты» предлагается подробное описание и таблица распределения оболочек как слоёв в пространстве. В этой книге Вернадский много пишет про ноосферу, однако не рассматривает её как одну из геосфер. Ноосфера представляется академику как этап перехода биосферы в ноосферу, то есть временной, а не пространственный феномен.

Заключение

Земной шар ведёт себя и как твёрдое, и как упругое тело – деформируясь в эллипсоид вращения и в геоид сложной формы. Форма Земли близка к идеальному шару, а наружные оболочки – к геометрической сфере. Однако как реальные системы, существующие и функционирующие во времени, они далеки от геометрического идеала сферы – особенно в мезокосме человека. Земля под нашими ногами – не круглая и не ровная, как глобус, в чём мы убеждаемся каждодневно, преодолевая неровности рельефа. Никакие оболочки Земли не представляют собой идеальную трёхмерную сферу, поскольку обладают значительной толщиной. Не являются они и сферическим слоем, поскольку имеют открытые границы, и обмениваются веществом с космосом и недрами. Особенно протяжённые шлейфы в космосе образуют атмосфера и магнитосфера. В диахронном рассмотрении земные оболочки предстают как динамичные, неограниченные и текучие гиперобъекты. Даже литосфера за время существования Земли «течёт» – в ней протекают тектонические процессы, дрейф континентов, вулканизм, орогенез, выветривание и т.д. Границы гидросферы размыты и взаимосвязаны с влагой земных недр и космоса. Организмы глубинной биосферы фактически обитают в глубинной гидробиосфере. Ещё дальше от идеальной геометрической сферы – живые оболочки, биосфера и ноосфера. Их удобнее сравнивать с такими топологическими моделями, как гиперсферы, выворачивание сфер, вложение «дикой сферы» в пространство и др. Фактически перед нами не сферы, а функциональные оболочки системы планеты Земля, которые несут определённое экзистенциальное значение для жизни и человечества. Они существуют в пространстве-времени как гиперобъекты и гиперсложные системы, со множеством подсистем.

В.И. Вернадский обнаружил эту сложность ещё в 1920-х годах, когда пытался упорядочить представления о структуре Земли в виде таблиц. Опираясь на классические представления о концентрических оболочках Земли, он применял и термин Меррея «геосферы», и такие понятия, как оболочки земной коры, оболочки земного шара, земные оболочки и геологические оболочки. Вернадский смешивал их, склоняясь больше к понятию «оболочка», нежели «сфера». Он предлагал различные критерии подразделения оболочек и довольно запутанные таблицы, признавая, что данная система несовершенна, и создаётся для целей геохимии. В эти таблицы Вернадский ещё не вводил ноосферу – своеобразие данной геосферы требует отдельного рассмотрения.

Конфликт интересов

Автор является членом Редколлегии журнала "Экология гидросферы". Процесс рецензирования и принятия решения по данной статье был организован независимо от автора.

Список литературы

1. Вернадский В.И. Биосфера. – Л.: Научное химико-техническое издательство, 1926. – 147 с.
2. Вернадский В.И. История минералов земной коры. – Петроград: Научное химико-техническое издательство, 1923. – 209 с.
3. Вернадский В.И. История минералов земной коры. История природных вод // Галимов Э.М. (ред.). В.И. Вернадский. Собрание сочинений: в 24 т. Т. 5. – М.: Наука, 2013. – 518 с.
4. Вернадский В.И. О некоторых основных проблемах биогеохимии // Изв. АН СССР. Сер. Геология. 1938. Т. 18, № 1. С. 19–34.
5. Вернадский В.И. Очерки геохимии. – М.: Наука, 1983. – 422 с.
6. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения // Галимов Э.М. (ред.). В.И. Вернадский. Собрание сочинений: в 24 т. Т. 9. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. Биосфера и ноосфера – М.: Наука, 2013. – C. 7–
7. Виноградов М.Е., Шушкина Э.А. Функционирование планктонных сообществ эпипелагиали океана. – М.: Наука, 1987. – 240с.
8. Гавриленко Е.С., Дерпгольц В.Ф. Глубинная гидросфера Земли. – Киев, Наукова Думка, 1971. – 273с.
9. Галимов Э.М. Об академике В.И. Вернадском (к 150-летию со дня рождения). – М.: Наука, 2013(а). – 230с.
10. Галимов Э.М. Предисловие к девятому тому // Галимов Э.М. (ред.). В.И. Вернадский. Собрание сочинений: в 24 т. Т. 9. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. Биосфера и ноосфера – М.: Наука, 2013(b). – С. 5–
11. Дерпгольц В.Ф. Вода во вселенной: в космосе, на малых телах Солнечной системы, в атмосферах, на поверхности и в недрах планет. – Л.: Недра, 1971. – 225с.
12. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР: Учебное пособие. – М.: Изд-во МГУ, 1982. – 192с.
13. Камнев А.Н. Биосфера, гидросфера и ноосфера как компоненты гиперсложной системы планеты Земля. Часть 1. Биосфера как предмет познания, предмет массовой культуры и объект охраны природы // Экология гидросферы. № 1 (11). С. 1–27. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/404. DOI: https://doi.org/10.33624/2587-9367-2024-1(11)-1-27 EDN – HWYHYB
14. Камнев А.Н. Биосфера, гидросфера и ноосфера как компоненты гиперсложной системы планеты Земля. Часть 2. Биосфера как система: системный подход в изучении и репрезентации биосферы // Экология гидросферы. №1 (11). С. 28–60. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/411 DOI: https://doi.org/10.33624/2587-9367-2024-1(11)-28-60 EDN – VDKSXO
15. Камнев А.Н. Биосфера, гидросфера и ноосфера как компоненты гиперсложной системы планеты Земля. Часть 3. Биосфера как пространство жизни // Экология гидросферы. 2024c. №2 (12). С. 1– URL: http://hydrosphere-ecology.ru/422 DOI: https://doi.org/10.33624/2587-9367-2024-2(12)-1-37 EDN – GPWTUH
16. Камнев А.Н., Фащук Д.Я. Экология гидросферы: историко-географические аспекты, современные проблемы и стратегия исследований // Экология гидросферы (hydrosphere-ecology.ru). Специальный выпуск. М.: Перо, 2016. – С. 10–56
17. Клиге Р.К., Данилов И.Д., Конищев В.Н. История гидросферы. – М.: Научный мир, 1998. – 369с.
18. Львович М.И. Вода и жизнь. – М.: Мысль, 1986. – 254с.
19. Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. – М: Мысль, 1974. – 263с.
20. Малахов В.В. Кладовка с запасной биосферой, или об автотрофных животных, которых не бывает // Знание–сила. 2001. № 5. С.43–47.
21. Мархинин Е.К. Вулканы и жизнь: проблемы биовулканологии. – М.: Мысль, 1980. – 196с.
22. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология. – М.: ВШ, 2007. – 464с.
23. Орлёнок В.В. История океанизации Земли. – Калининград: Янтарный сказ, 1998. – 243с.
24. Орлёнок В.В., Курков А.А., Кучерявый П.П., Тупикин С.Н. Физическая география. – Калининград: Янтарный сказ, 1998. – 478 с.
25. Смейл С. Обзор некоторых недавних достижений в дифференциальной топологии // Успехи математических наук. 1964. Т. 19, № 1(115). С. 125–138.
26. Степанов А.М. Вода. Её физические и лечебные свойства. – М.: Народная мастерская качества жизни, 2007. – 278с.
27. Харламова Н.Ф. Учение о гидросфере [Электронный ресурс]: учеб. пособие. – Барнаул: АлтГУ, 2016.
28. Чумаков А.Н. Геосферное мышление как условие предотвращения войны // Век глобализации. № 2 (42). С. 3–18. DOI: https://doi.org/10.30884/vglob/2022.02.01
29. Bradford C.M., Bolatto A.D., Maloney P.R., Aguirre J.E., Bock J.J., Glenn J., Kamenetzky J., Lupu R., Matsuhara H., Murphy E.J., Naylor B.J., Nguyen H.T., Scott K., Zmuidzinas J. The water vapor spectrum of APM 08279+5255: X-Ray heating and infrared pumping over hundreds of parsecs // The Astrophysical Journal Letters. 2011. V. 741. P. L37. DOI: https://doi.org/10.1088/2041-8205/741/2/L37
30. Collins T., Pratt K. Life in deep Earth totals 15 to 23 billion tonnes of carbon – hundreds of times more than humans Deep Carbon Observatory. December 10, 2018. [Electronic resource]. URL: https://phys.org/news/2018-12-life-deep-earth-totals-billion.html (дата обращения: 26.10.2025)
31. Deep biosphere. [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Deep_biosphere (date: 06.10.2025)
32. Gold T. The Deep, Hot Biosphere // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1992. V. 89, No. 13. P. 6045–6049. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.89.13.6045
33. Holland H.D. The oxygenation of the atmosphere and oceans // Philosophical Transactions of the Royal Society. B: Biological Sciences. 2006. V. 361, No. 1470. P. 903–915. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1838
34. Hyperthermophile [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperthermophile (date: 06.10.2025)
35. Konhauser K. Introduction to geomicrobiology. – Malden, MA: Blackwell Pub., 2007. – 425 p.
36. Lollar B.Sh., Warr O., Higgins P.M. The Hidden Hydrogeosphere: The Contribution of Deep Groundwater to the Planetary Water Cycle // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2024. V. 52. P. 443–466. DOI:  https://doi.org/1146/annurev-earth-040722-102252
37. N-sphere [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://en.wikipedia.org/wiki/N-sphere (date: 06.10.2025)
38. Sphere eversion [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Sphere_eversion (date: 06.10.2025)
39. Supercritical fluid. [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_fluid (date: 06.10.2025).
40. Thurston Sphere Eversion.webm [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thurston_Sphere_Eversion.webm (date: 06.10.2025)
41. Williams Q., Hemley R.J. Hydrogen in the Deep Earth // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2001. V. 29. Р. 365–418. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.earth.29.1.365

 Статья поступила в редакцию 01.12.2025
После доработки 23.12.2025
Статья принята к публикации 25.12.2025

Об авторе

Камнев Александр Николаевич — Kamnev Alexander N.

доктор биологических наук
кандидат педагогических наук
ведущий научный сотрудник, Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва, Россия (Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia); профессор ГБОУ ВПО «Московский государственный психолого-педагогический университет», Москва, Россия (Moscow State University of Psychology and Education, Russia, Moscow)

dr.kamnev@mail.ru;

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-3938-1878

Корреспондентский адрес: Россия, 353467, Москва, Нахимовский проспект, 36, ИО РАН. 

ССЫЛКА:

Камнев А.Н. Биосфера, гидросфера и ноосфера как компоненты гиперсложной системы планеты Земля. Часть 4. Проблемы понимания феномена геосферы (на примере гидросферы) // Экология гидросферы. 2025. №1 (13). С. 1-22. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/442

DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-2025-1(13)-1-22                              EDN – TLDYFB

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@hydrosphere-ecology.ru

Biosphere, hydrosphere and noosphere as components of the hypercomplex system of planet Earth

Kamnev Alexander N.

Moscow State University of Psychology and Education (Moscow, Russia)
Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)
Shirshov Institute of Oceanology RAS (Moscow, Russia)

 Part 4. Problems of understanding the phenomenon of the geosphere (using the hydrosphere as an example)

The author makes a review of aspects of topology of Earth's spheres, the structure and boundaries of the hydrosphere, the concept of deep hydrosphere, the interconnections of hydrosphere, biosphere and noosphere, and the representations about the earth's shells by V.I. Vernadsky.

Keywords: geosphere; biosphere; hydrosphere; hydrosphere's structure; deep hydrosphere; Vladimir Vernadsky.

.

References

1. Bradford C.M., Bolatto A.D., Maloney P.R., Aguirre J.E., Bock J.J., Glenn J., Kamenetzky J., Lupu R., Matsuhara H., Murphy E.J., Naylor B.J., Nguyen H.T., Scott K., Zmuidzinas J. The water vapor spectrum of APM 08279+5255: X-Ray heating and infrared pumping over hundreds of parsecs. The Astrophysical Journal Letters. V. 741. P. L37. DOI: https://doi.org/10.1088/2041-8205/741/2/L37
2. Chumakov A.N. Geospheric thinking as a prerequsite for awareness of the wholeness of the world and prevention of war. Vek Globalizacii [Age of Globalization]. No. 2 (42). P. 3–18. DOI: https://doi.org/10.30884/vglob/2022.02.01(in Russ.)
3. Collins T., Pratt K. Life in deep Earth totals 15 to 23 billion tonnes of carbon – hundreds of times more than humans Deep Carbon Observatory. December 10, 2018. URL: https://phys.org/news/2018-12-life-deep-earth-totals-billion.html (date: 26.10.2025)
4. Deep biosphere. [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Deep_biosphere (date: 06.10.2025)
5. Derpgolts V.F. Voda vo vselennoj: v kosmose, na malyh telah Solnechnoj sistemy, v atmosferah, na poverhnosti i v nedrah planet [Water in the Universe: in Space, on Small Bodies of the Solar System, in Atmospheres, on the Surface and in the Depths of Planets]. Nedra [Nedra], Leningrad, 1971. 225 p. (in Russ.)
6. Dobrovolsky A.D., Zalogin B.S. Morya SSSR: Uchebnoe posobie [Seas of the USSR: Study Guide]. Izd-vo MGU [Moscow State University Publishing House], Moscow, 1982. 192 p. (in Russ.)
7. Galimov E.M. Ob akademike V.I. Vernadskom (k 150-letiyu so dnya rozhdeniya) [About Academician V.I. Vernadsky (on the 150th anniversary of his birth)]. Nauka [Science], Moscow, 2013(a). 230 p. (in Russ.)
8. Galimov E.M. Predislovie k devyatomu tomu Preface to the ninth volume. In: Galimov E.M. (red.). V.I. Vernadskij. Sobranie sochinenij: v 24 t. T. 9. Himicheskoe stroenie biosfery Zemli i ee okruzheniya. Biosfera i noosfera.) [V.I. Vernadsky. Collected Works: in 24 volumes. Vol. 9. Chemical structure of the Earth’s biosphere and its environment. Biosphere and noosphere]. Nauka [Science], Moscow, 2013(b). P. 5–6. (in Russ.)
9. Gavrilenko E.S., Derpgolts V.F. Derpgol'c V.F. Glubinnaya gidrosfera Zemli [Deep hydrosphere of the Earth]. Naukova Dumka, Kiev, 1971. 273 p. (in Russ.)
10. Gold T. The deep, hot Biosphere. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1992. V. 89, No. 13. P. 6045–6049. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.89.13.6045
11. Holland H.D. The oxygenation of the atmosphere and oceans. Philosophical Transactions of the Royal Society. B: Biological Sciences. V. 361. No. 1470. P. 903–915. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1838
12. Hyperthermophile [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperthermophile (date: 06.10.2025)
13. Kamnev A.N. Biosphere, hydrosphere and noosphere as components of the hypercomplex system of planet Earth. Part 1. Biosphere as a subject of knowledge, subject of popular culture and object of nature conservation. Hydrosphere Ecology. 2024a. №1 (11). P. 1–27. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/404 DOI: https://doi.org/10.33624/2587-9367-2024-1(11)-1-27 EDN – HWYHYB (in Russ.)
14. Kamnev A.N. Biosphere, hydrosphere and noosphere as components of the hypercomplex system of planet Earth. Part 2. Biosphere as a system: a system approach in the study and representation of the biosphere. Hydrosphere Ecology. 2024b. №1 (11). P. 28–60. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/411 DOI: https://doi.org/10.33624/2587-9367-2024-1(11)-28-60 EDN – VDKSXO (in Russ.)
15. Kamnev A.N. Biosphere, hydrosphere and noosphere as components of the hypercomplex system of planet Earth. Part 3. The Biosphere as the Earth Life Space. Hydrosphere Ecology. 2024. №2 (12). P. 1– URL: http://hydrosphere-ecology.ru/422 DOI: https://doi.org/10.33624/2587-9367-2024-2(12)-1-37 EDN – GPWTUH (in Russ.)
16. Kamnev A.N., Fashchuk D.Ya. Hydrosphere ecology: historical and geographical aspects, contemporary issues and research strategy. Hydrosphere Ecology. (hydrosphere-ecology.ru). Special issue. Pero, Moscow, 2016. P.10–56. (in Russ.)
17. Kharlamova N.F. Uchenie o gidrosfere [Elektronnyj resurs]: ucheb. posobie [Theory of the Hydrosphere [Electronic resource]: Textbook]. AltGU, Barnaul, 2016. (in Russ.)
18. Kliege R.K., Danilov I.D., Konishchev V.N. Istoriya gidrosfery [History of the hydrosphere]. Nauchnyj mir [Scientific World], Moscow, 1998. 369 p. (in Russ.)
19. Konhauser K. Introduction to geomicrobiology. Blackwell Pub., Malden, MA, 2007. 425 p.
20. Lollar B.Sh., Warr O., Higgins P.M. The Hidden Hydrogeosphere: The Contribution of Deep Groundwater to the Planetary Water Cycle. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. V. 52. P. 443–466. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040722-102252
21. Lvovich M.I. Voda i zhizn' [Water and Life]. Mysl' [Thought], Moscow, 1986. 254 p. (in Russ.)
22. Lvovich M.I. World water resources and their future. Mysl' [Thought], Moscow, 1974. 263 p. (in Russ.)
23. Malakhov V.V. Kladovka s zapasnoj biosferoj, ili ob avtotrofnyh zhivotnyh, kotoryh ne byvaet [A storeroom with a spare biosphere, or about autotrophic animals that do not exist]. Znanie–sila [Knowledge is power]. No. 5. P. 43–47. (in Russ.)
24. Markhinin E.K. Vulkany i zhizn': problemy biovulkanologii [Volcanoes and life: problems of biovolcanology]. Mysl' [Thought], Moscow, 1980. 196 p. (in Russ.)
25. Mikhailov V.N., Dobrovolsky A.D., Dobrolyubov S.A. Gidrologiya [Hydrology]. VSh, Moacow, 2007. 464 p. (in Russ.)
26. N-sphere [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://en.wikipedia.org/wiki/N-sphere (date: 06.10.2025)
27. Orlyonok V.V. Istoriya okeanizacii Zemli [History of the Earth's Oceanization]. Yantarny skaz, Kaliningrad, 1998. 243 p. (in Russ.)
28. Orlyonok V.V., Kurkov A.A., Kucheryavyi P.P., Tupikin S.N. Fizicheskaya geografiya [Physical geography]. Amber Tale, Kaliningrad, 1998. 478 p. (in Russ.)
29. Smejl S. Obzor nekotoryh nedavnih dostizhenij v differencial'noj topologii [A review of some recent advances in differential topology] // Uspekhi matematicheskih nauk [Advances in Mathematical Sciences]. V. 19. No. 1(115). P. 125–138. (in Russ.)
30. Sphere eversion [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Sphere_eversion (date: 06.10.2025)
31. Stepanov A.M. Voda. Eyo fizicheskie i lechebnye svojstva [Water. Its Physical and Medicinal Properties]. Narodnaya masterskaya kachestva zhizni [People's Quality of Life Workshop], Moscow 2007. 278 p. (in Russ.)
32. Supercritical fluid. [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_fluid (date: 06.10.2025).
33. Thurston Sphere Eversion.webm [Electronic resource]: Wikipedia. The free encyclopedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thurston_Sphere_Eversion.webm (date: 06.10.2025)
34. Vernadsky V.I. Biosfera [Biosphere]. Nauchnoe himiko-tekhnicheskoe izdatel'stvo [Scientific Chemical and Technical Publishing House], Leningrad, 1926. 147 p. (in Russ.)
35. Vernadsky V.I. Himicheskoe stroenie biosfery Zemli i eyo okruzheniya [Chemical structure of the Earth's biosphere and its environment]. In: Galimov E.M. (red.). V.I. Vernadskij. Sobranie sochinenij: v 24 t. T. 9. Himicheskoe stroenie biosfery Zemli i ee okruzheniya. Biosfera i noosfera. [V.I. Vernadsky. Collected Works: in 24 volumes. Vol. 9. Chemical structure of the Earth’s biosphere and its environment. Biosphere and noosphere]. Nauka [Science], Moscow, 2013. P. 7–340. (in Russ.)
36. Vernadsky V.I. Istoriya mineralov zemnoj kory [History of minerals of the earth's crust]. Nauchnoe himiko-tekhnicheskoe izdatel'stvo [Scientific Chemical and Technical Publishing House], Petrograd, 1923. 209 p. (in Russ.)
37. Vernadsky V.I. Istoriya mineralov zemnoj kory. Istoriya prirodnyh vod [History of minerals of the earth's crust. History of natural waters]. In: Galimov E.M. (red.). V.I. Vernadskij. Sobranie sochinenij: v 24 t. T. 5. [V.I. Vernadsky. Collected Works: in 24 volumes. Vol. 5.]. Nauka [Science], Moscow, 2013. 518 (in Russ.)
38. VernadskyI. O nekotoryh osnovnyh problemah biogeohimii [On some basic problems of biogeochemistry]. Izv. AN SSSR. Ser. Geologiya [Izv. Academy of Sciences of the USSR. Ser. Geology]. 1938. V.18. No. 1. P. 19-34. (in Russ.)
39. VernadskyI. Ocherki geohimii [Essays on Geochemistry]. Nauka, Moscow, 1983. 422 p. (in Russ.)
40. Vinogradov M.E., Shushkina E.A. Funkcionirovanie planktonnyh soobshchestv epipelagiali okeana [Functioning of plankton communities of the ocean epipelagic zone]. Nauka [Science], Moscow, 1987. 240 p. (in Russ.)
41. Williams Q., Hemley R.J. Hydrogen in the Deep Earth. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. V. 29. Р. 365–418. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.earth.29.1.365

Author

Kamnev Alexander N.

Moscow State University of Psychology and Education, Moscow, Russia

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia

dr.kamnev@mail.ru;

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-3938-1878

ARTICLE LINK:

Kamnev A.N. Biosphere, hydrosphere and noosphere as components of the hypercomplex system of planet Earth. Part 4. Problems of understanding the phenomenon of the geosphere (using the hydrosphere as an example). Hydrosphere Ecology. 2025. №1 (13). P. 1-22. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/442

DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-2025-1(13)-1-22                              EDN – TLDYFB

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@hydrosphere-ecology.ru

На ГЛАВНУЮ

К разделу ПУБЛИКАЦИИ