Ответы по экологии
Подождите немного. Документ загружается.
Под саморегуляцией систем понимают способность поддерживать на относительно постоянном уровне те или иные
биологические показатели (внутренние свойства, структуру). Отклонение какого-либо показателя от определенного,
характерного для данной системы, уровня является сигналом к включению механизмов, восстанавливающих этот уровень.
Рассмотрим механизмы саморегуляции популяции как биологической системы на основных биологических показателях
(свойствах) популяции - численности и плотности.
Численность популяции - общее число особей на выделяемой территории. Благодаря этой характеристике судят о том,
насколько благоприятны условия существования вида на данной части ареала.
Численность популяций разных видов, обитающих на Земле, различна. Так, популяции некоторых видов насекомых
(например, непарного шелкопряда, божьих коровок) могут насчитывать миллионы особей. В то же время известны виды,
состоящие всего из одной популяции, в которую входит несколько сот особей (например, уссурийский тигр). Численность
популяций постоянно колеблется, что зависит от множества факторов: обилия или отсутствия пищевых ресурсов,
недостатка или избытка площади для обитания и размножения; болезней, числа хищников и др.
Колебания численности особей в популяциях (ее динамика) могут достигать десятков, сотен, а в некоторых случаях и
тысяч раз. Известны случаи, когда саранча размножается так обильно, что производит страшные опустошения
растительности. Стаи насекомых проносятся по небу как огромные тучи, а шум от их крыльев напоминает завывание
сильного ветра. Колебания численности характерны не только для животных и растений, но и для микроорганизмов
(бактерий, вирусов). В конце Первой Мировой войны была отмечена вспышка гриппа, которая охватила практически весь
мир, в том числе и Гренландию. По некоторым подсчетам эта пандемия (эпидемия огромных масштабов) унесла жизни
около 100 млн. человек.
Человек анализирует данные о колебаниях численности популяций охотничьих зверей и птиц, предугадывает эти
колебания. На основе этого делаются прогнозы, согласовываются сроки и нормы добычи охотничьих животных.
Точные данные о численности популяций видов собрать нелегко. Поэтому обычно используют такое свойство популяции,
как плотность.
Плотность популяции - это среднее число особей, приходящееся на единицу площади или объема (на 1 или 1
площади, в 1 л или 1 воды). Например, можно подсчитать число гнезд птицы олуши на 1 или число мелких
ракообразных дафний в 1 л воды, взятой из какого-либо водоема. С помощью вычисления плотности можно количественно
сравнивать разные популяции независимо от того, какую площадь они занимают.
При возрастании плотности популяции между ее особями усиливается конкуренция за пищу, место обитания и
размножения - внутривидовая конкуренция.
Плотность популяций крупных организмов более стабильна, чем у мелких растений и животных. Например, в популяциях
дуба по мере роста деревьев происходит их самоизреживание, а у мари белой (лебеды) из семян развиваются практически
все растения, то есть чем больше плотность популяции, тем меньшую величину будут иметь организмы
Выращивая культурные растения, человек ослабляет внутривидовую конкуренцию, прореживая посевы моркови, свеклы, а
также определяя нормы посадки картофеля, капусты с учетом возможности удовлетворения каждым растением
потребностей в минеральном питании.
У животных уменьшение величины тела в связи с высокой плотностью популяции могут наблюдать, например,
аквариумисты, если у них в небольшом аквариуме живет многочисленная популяция рыбок. Чаще всего увеличение
плотности популяций животных и, как следствие, усиление внутривидовой конкуренции приводят к тому, что ее особи
становятся физически слабее.
Это снижает их сопротивляемость к заболеваниям и делает более доступными для хищников.
При увеличении плотности популяций у активно двигающихся животных наблюдается усиленное переселение - миграция.
Таковы миграции белок, массовые миграции тундровых грызунов - леммингов. Перелеты огромных стай саранчи, о
которых уже упоминалось, - тоже пример популяционных миграций за пределы мест размножения. Таким образом,
численность, плотность особей в популяции саморегулируется, то есть популяцию можно рассматривать как сложную,
саморегулирующуюся систему.
Вид - целостная система. Вид представляет собой единую целостную систему. Целостность вида обеспечивается его
обособленностью от других видов благодаря специфическому хромосомному набору.
Целостность вида также обусловлена связями, которые образуют его особи в популяциях и подвидах. Связи между
самцами и самками, родителями и их потомством, особями разных возрастов в стае, стаде и колонии позволяют успешно
размножаться, заботиться о потомстве, обеспечивать защиту от врагов и т. п. Вся совокупность связей обеспечивает
существование вида как целостной системы.
22) Типы экологических взаимодействий
1. Нейтрализм (безразличны между собой)
2. Влияние, взаимное конкурентное подавление
3. Конкуренция за общий ресурс (Одна популяция косвенно отрицательно воздействует на другую в борьбе за дефицитный
ресурс)
4. Аменсализм (одна популяция подавляет другую, но сама не испытывает отрицательного влияния)
5. Хищничество (одна популяция неблагоприятно воздействует на нее, но тем не менее сама зависит от объекта нападения)
6. Протокооперация (обе популяции получают от ассоциации выгоду, но эти отношения не обязательны)
7. Симбиоз (тесная связь между представителями разных видов, из которых по крайней мере один обойтись без другого не
может)
Выделяют следующие пары взаимодействий видов:
влияние первого вида на
второй
влияние второго вида на
первый
1. Нейтрализм 0 0
2. Аменсализм - 0
3. Комменсализм + 0
4. Конкуренция - -
5. Жертва-эксплуататор + -
6. Паразитизм + -
7. Протокооперация + +
8. Мутуализм + +
23) Конкурентные взаимодействия: видовая и межвидовая конкуренция
Конкуренция – взаимодействие, при котором две популяции или две особи в борьбе за необходимые для жизни условия
воздействуют друг на друга отрицательно, т.е. взаимно угнетают друг друга. Если конкуренты принадлежат к одному виду,
взаимоотношение называется внутривидовой конкуренцией, а если к разным – межвидовая конкуренция.
Внутривидовая конкуренция и её роль.
Внутривидовая конкуренция – это соперничество особей одного вида за ресурс, когда его не хватает. В качестве примера
такой конкуренции рассмотрим гипотетическое сообщество – процветающуюs популяцию кузнечиков одного вида.
Разыскивая и потребляя пищу, кузнечики расходуют энергию и подвергают себя риску быть съеденными. При увеличении
плотности популяция для обеспечения жизнедеятельности организмов потребуется больше затраты времени и энергии. В
этом случае возрастает внутривидовая конкуренция, что приводит к повышению энергетических затрат и к снижению
скорости потребления пищи. В результате шансы выжить уменьшаются.
Аналогична ситуация и у растений. Одинs проросток растения с большей вероятностью доживет до репродуктивной
зрелости, чем проросток, окруженный густой порослью. Даже если он не погибнет, то почти наверняка будет мелким,
неразвитым. Даст мало потомства. Следовательно, повышение плотности популяции уменьшает вклад каждой особи в
следующее поколение.
sВнутривидовая конкуренция может выражаться в прямой агрессии (активная конкуренция), которая бывает физической,
психологической или химической. Например, самцы, соревнующиеся за право обладать самкой, могут бороться между
собой. Демонстрировать свой внешний вид, чтобы затмить соперника, либо с помощью запаха держать соперников на
расстоянии. Борьба за самок, пространство и свет часто приводит к активной конкуренции.
Конкуренцияs неs всегдаs бываетs выраженаs настолько ярко. Если, например, частьs пищевыхs ресурсовs поедаетсяs однимs
изs представителейs вида, значит,s еюs не могутs воспользоватьсяs другие особи. Вs такомs случаеss конкуренцияs будетs не
прямой, так как воздействие на популяцию выражается в истощении ресурсов. Это называется эксплуатационной
конкуренцией. В большинстве случаев, по всей видимости, сочетаются элементы как эксплуатационной, так и активной
внутривидовой конкуренции.
Частоss конкуренцияss асимметрична,ss тоs естьss некоторыеss особи страдают от неё сильнее других. Внутривидовая
конкуренция приводит к тому, что отдельные особи оказываются менее приспособленными к выживанию, их вклад в
продолжение рода оказывается меньшим, и в последующих поколениях их генотип уменьшается. Ониss либоss погибают,ss
либоs имss неss удаетсяss датьss потомствоss илиss вырастиss до необходимых размеров
Межвидовая конкуренция и её роль.
Межвидовая конкуренция – это любоеs взаимодействие между двумя или более популяциями, которое отрицательно
сказывается на их росте и выживании. Независимо оттого, что лежит в основе межвидовой конкуренции – использование
одних и тех же ресурсов, межвидовые химические или илеллопатические взаимодействия или хищничество, - она может
привести либо к взаимному приспособлению видов, либо к вытеснению одного вида другим.
Межвидовая конкуренция протекает очень быстро, если виды нуждаются в сходных условиях и относятся к одному роду.
Серая и чёрная крыса – разные виды одного рода. В поселениях человека в Европе серая крыса совершенно вытеснила
чёрную крысу, которая теперь встречается в лесных районах и пустынях. Серая крыса крупнее, лучше плавает, и главное,
агрессивнее и поэтому в схватках с черной одерживает вверх. Быстрое размножение дрозда-дерябы в некоторых частях
Шотландии повлекло за собой сокращения численности другого вида - певчего дрозда. В Австралии обыкновенная пчела,
которую привезли из Европы, вытесняет маленькую туземную, не имеющую жала.
В лесу под защитой светолюбивых пород – сосны, берёзы, осины – сначала хорошо развиваются всходы ели, которые
вымерзают на открытых местах, но потом по мере смыкания крон молодых елей всходы теплолюбивых пород гибнут.
24) Основные понятия синэкологии
Синэкология, раздел экологии, посвященный изучению жизни биоценозов, т. е. многовидовых сообществ
животных, растений и микроорганизмов. Термин «Синэкология » был предложен швейцарским ботаником К.
Шрётером (1902) и принят Брюссельским международным ботаническим конгрессом (1910) для обозначения учения о
растительных сообществах — фитоценозах. Таким образом, Синэкология в первоначальном смысле — синоним
современной фитоценологии, в дальнейшем большинство фитоценологов стали считать Синэкология лишь частью
фитоценологии, охватывающей экологические стороны изучения фитоценоза.
"Основные понятия синэкологии: биотоп, биоценоз, биогеоценоз; биомасса и продукция."
Биотоп — относительно однородный по абиотическим факторам среды участок суши или водоёма, заселённый живыми
организмами (занятое одним биоценозом).
Биоценоз - исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или
водоёма (биотоп) и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами
окружающей среды.
Биогеоценоз - биоценоз, который рассматривается во взаимодействии с абиотическими факторами, влияющими на него и в
свою очередь изменяющимися под его воздействием.
Биомасса - совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе в момент
наблюдения. Различают растительную биомассу — фитомассу, животную — зоомассу, бактериомассу, биомассу каких-
либо конкретных групп или организмов отдельных видов. Величина биомассы меняется в зависимости от сезона года,
миграций животных, степени ее потребления консументами разных порядков.
Продукция - Биологической продукцией называется биомасса, производимая биоценозом на единице площади за единицу
времени. Она выражается в тех же величинах, что и биомасса, но с указанием времени, за которое она создана (например,
кг/га за месяц). Различают два вида продукции — первичную и вторичную. Биомасса, произведенная автотрофными
организмами (зелеными растениями) на единице площади за единицу времени, называется первичной продукцией.
Вторичная продукция – продукция гетеротрофных организмов (консументов), которые питаются готовыми органическими
веществами.
25) Понятие сообщества, экосистемы, биогеоценоза, биосферы
Сообщество – это совокупность взаимодействующих популяций, занимающих
определенную территорию, живой компонент экосистемы. Сообщество
функционирует как динамическая единица с различными трофическими уровнями,
через него проходит поток энергии и совершается круговорот питательных веществ. Вместе с неживыми
(абиотическими) компонентами среды сообщество составляет экосистему.
Сообщества с относительно однотипной растительностью называются биоценозами
(например, биоценоз луга, болота). Структура сообщества создается
постепенно в течении определенного времени. Примером служит заселение
организмами обнаженной горной породы на недавно образовавшемся
вулканическом острове.
Экосистема - наибольшее обширное функциональное единство. Совокупность всех
организмов, составляющих биом, а также различных отношений, которые их
связывают друг с другом, и всех их взаимодействий со средой - все это
составляет экосистему. Следовательно, функциональная система, включающая в
себя сообщество живых существ и их среду обитания, называется экологической системой. Экосистемаs— группа
организмов разных видов, взаимосвязанных между собой круговоротом веществ.
Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений, имеющее
свою особую специфику, взаимодействие слагающих ее компонентов и определяющий тип обмена веществом, энергией
или информацией между собой и окружающей средой.
Биогеоценоз (от био..., гео... и греч. koinós — общий), взаимообусловленный комплекс живых и косных
компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии; одна из наиболее сложных природных систем. К живым
компонентам Биогеоценоз относятся автотрофные организмы (фотосинтезирующие зелёные растения и
хемосинтезирующие микроорганизмы) и гетеротрофные организмы (животные, грибы, многие бактерии, вирусы), к
косным — приземный слой атмосферы с её газовыми и тепловыми ресурсами, солнечная энергия, почва с её водо-
минеральными ресурсами и отчасти кора выветривания (в случае водного Биогео ценоз — вода). В каждом
Биогеоценоз сохраняется как однородность (гомогенная или чаще мозаичногомогенная) состава и строения
компонентов, так и характер материально-энергетического обмена между ними. Особенно важную роль в Биогеоценоз
играют зеленые растения (высшие и низшие), дающие основную массу живого вещества. Они производят первичные
органические материалы, вещество и энергия которых используются самими растениями и по цепям питания
передаются всем гетеротрофным организмам. Зелёные растения через процессы фотосинтеза, дыхания поддерживают
баланс кислорода и углекислого газа в воздухе, а через транспирацию участвуют в круговороте воды.
БИОСФЕРА, оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (15–
20 км), верхнюю часть литосферы и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2–3 км на суше и на 1–2 км
ниже дна океана. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э.Зюсс в 1875, тогда как основы учения о биосфере,
которые актуальны и в современной науке, были разработаны В.И.Вернадским.
Биосфера состоит из живого, или биотического, и неживого, или абиотического, компонентов. Биотический компонент –
это вся совокупность живых организмов (по Вернадскому – «живое вещество»). Абиотический компонент – сочетание
энергии, воды, определенных химических элементов и других неорганических условий, в которых существуют живые
организмы.
26) Продуктивность сообщества: продукция чистая, первичная, вторичная
Биологическая продуктивность, экологическое и общебиологическое понятие, обозначающее воспроизведение
биомассы растений, микроорганизмов и животных, входящих в состав экосистемы; в более узком смысле —
воспроизведение диких животных и растений, используемых человеком.
Основная роль в процессах новообразования органического вещества в водоемах принадлежит хлорофилсодержащим
организмам - фитопланктону и макрофитам. Первичная продукция - результат жизнедеятельности растительных
организмов - характеризует итог процесса фотосинтеза, в ходе которого органическое вещество синтезируется из
минеральных компонентов окружающей среды. Таким образом, первичная продукция представляет собой массу
новообразованного органического вещества за определенный период времени. Мерой первичной продукции является
скорость новообразования органического вещества.
Различают валовую и чистую первичную продукцию. Под валовой Первичной Продукцией понимается все количество
образовавшегося в ходе фотосинтеза органического вещества. Под чистой ПП понимается та часть новообразованного
органического вещества, которая остается поле трат на обмен( в основ дыхание) и которая остается непосредственно
доступной для использования другими организмами в воде в качестве пищи.
Вторичная продукция – продукция гетеротрофных организмов (консументов), которые питаются готовыми органическими
веществами. К вторичной продукции относят продукцию организмов второго и последующих трофических уровней (все
животные, гетеротрофные микроорганизмы и сапрофитные растения). ЧИСТАЯ ВТОРИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ — общая
вторичная продукция за вычетом веществ, истраченных на дыхание и потребленных др. гетеротрофами.
27) Потоки энергии и вещества в сообществах
Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания
жизни. Главным источником энергии для подавляющего большинства живых организмов на Земле является Солнце.
Фотосинтезирующие организмы (зеленые растения, цианобактерии, некоторые бактерии) непосредственно используют
энергию солнечного света. При этом из углекислого газа и воды образуются сложные органические вещества, в которых
часть солнечной энергии накапливается в форме химической энергии. Органические вещества служат источником энергии
не только для самого растения, но и для других организмов экосистемы. Высвобождение заключенной в пище энергии
происходит в процессе дыхания. Продукты дыхания — углекислый газ, вода и неорганические вещества — могут вновь
использоваться зелеными растениями. В итоге вещества в данной экосистеме совершают бесконечный круговорот. При
этом энергия, заключенная в пище, не совершает круговорот, а постепенно превращается в тепловую энергию и уходит из
экосистемы. Поэтому необходимым условием существования экосистемы является постоянный приток энергии извне
. Сулммарный поток энергии (темные стрелки) и круговорот веществ (светлые стрелки) в экосистеме.
Таким образом, основу экосистемы составляют автотрофные организмы —продуценты (производители, созидатели),
которые в процессе фотосинтеза создают богатую энергией пищу — первичное органическое вещество. В наземных
экосистемах наиболее важная роль принадлежит высшим растениям, которые, образуя органические вещества, дают
начало всем трофическим связям в экосистеме, служат субстратом для многих животных, грибов и микроорганизмов,
активно влияют на микроклимат биотопа. В водных экосистемах главными производителями первичного органического
вещества являются водоросли.
Готовые органические вещества используют для получения и накопление энергии гетеротрофы, или консументы
(потребители). К гетеротрофам относятся растительноядные животные (консументы I Порядка), плотоядные, живущие за
счет растительноядных форм (консументы II порядка), потребляющие других плотоядных (консументы Ш порядка) и т. д.
Особую группу консументов составляют редуценты (разрушители, или] деструкторы), разлагающие органические остатки
продуцентов и консументов до простых неорганических соединений, которые зат-ем используются продуцентами. К
редуцентам относятся главным образом микрорганизмы — бактерии и грибы. В наземных экосистемах особенно важное
значение имеют почвенные редуценты, вовлекающие в общий круговорот органические вещества отмерших растений (они
потребляют до 90% первичной продукции леса). Таким образом, каждый живой организм в составе экосистемы занимает
определенную экологическую нишу (место) в сложной системе экологических взаимоотношений с другими организмами и
абиотическими условиями среды.
28) Пищевая цепь – основной канал переноса энергии в сообществе
Основой любой экосистемы, ее фундаментом являются пищевые (трофические) и сопутствующие им энергетические связи.
В них постоянно происходит перенос Вещества и энергии, которые заключены в пище, созданной преимущественно
растениями.
Перенос потенциальной энергии пищи, созданной растениями, через ряд организмов путем поедания одних видов другими
называется цепью питания или пищевой цепью, а каждое ее звено —трофическим уровнем.
Трофический уровень — это совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания.
К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число
ступеней.
Так, зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные животные — второй
(уровень первичных консу-ментов), первичные хищники, поедающие травоядных, — третий (уровень вторичных
консументов), а вторичные хищники — четвертый (уровень третичных консументов). Трофических уровней может быть и
больше, когда учитываются паразиты, живущие на консументах предыдущих уровней.
Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет
собой поток вещества и энергии в экосистеме, основу ее организации.
Трофическая структура экосистемы. В результате последовательности превращений энергии в пищевых цепях каждое
сообщество живых организмов в экосистеме приобретает определенную трофическую структуру. Трофическая структура
сообщества отражает соотношение между продуцентами, консументами (отдельно первого, второго и т.д. порядков) и
редуцентами, выраженное или количеством особей живых организмов, или пх биомассой, или заключенной в них
энергией, рассчитанными на единицу площади в единицу времени.
Трофическую структуру обычно изображают в виде экологических пирамид. Эту графическую модель разработал в 1927
г. американский зоолог Чарльз Элтон. Основанием пирамиды служит первый трофический уровень — уровень
продуцентов, а следующие этажи пирамиды образованы последующими уровнями — консументами различных порядков.
Высота всех блоков одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне.
Различают три способа построения экологических пирамид. В процессе переноса энергии пищи от ее источника—
растений—через ряд организмов, происходящих путем поедания одних организмов другими, наблюдается
рассеивание энергии, часть которой переходит в тепло. При каждом очередном переходе на последующий
трофический уровень переходит примерно 10 % энергии, заключенной в организме от одного трофического звена
(ступени) к другому и теряется до 80—90% потенциальной энергии. Это ограничивает возможное число этапов,
или звеньев цепи, обычно до 4—5. Чем короче пищевая цепь, тем большее количество энергии сохраняется.
29) Пирамида численности и биомасс
1. Пирамида чисел (численностей) отражает численность отдельных организмов на каждом уровне. Например, чтобы
прокормить одного волка, необходимо по крайней мере несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы
прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений. Иногда пирамиды чисел могут
быть обращенными, или перевернутыми. Это касается пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а
первичными консументами — насекомые. В этом случае уровень первичных консументов численно богаче уровня
продуцентов (на одном дереве кормится большое количество насекомых).
2. Пирамида биомасс — соотношение масс организмов разных трофических уровней. Обычно в наземных биоценозах
общая масса продуцентов больше, чем каждого последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого
порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д. Если организмы не слишком различаются по размерам, то на
графике обычно получается ступенчатая пирамида с суживающейся верхушкой. Так, для образования 1 кг говядины
необходимо 70—90 кг свежей травы.
В водных экосистемах можно также получить обращенную, или перевернутую, пирамиду биомасс, когда биомасса
продуцентов оказывается меньшей, нежели консументов, а иногда и редуцентов. Например, в океане при довольно
высокой продуктивности фитопланктона общая масса в данный момент его может быть меньше, нежели у потребителей-
консументов (киты, крупные рыбы, моллюски).
Пирамиды чисел и биомасс отражают статику системы, т. е. характеризуют количество или биомассу организмов в
определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя
позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем. Пирамида чисел
позволяет, например, рассчитывать допустимую величину улова рыбы или отстрела животных в охотничий период без
последствий для нормального их воспроизведения.
3. Пирамида энергии отражает величину потока энергии в цепи питания. На форму этой пирамиды не влияют размеры
особей, и она всегда будет иметь треугольную форму с широким основанием внизу, как это диктуется вторым законом
термодинамики. Поэтому пирамида энергии дает наиболее полное и точное представление о функциональной организации
сообщества, о всех обменных процессах в экосистеме. Если пирамиды чисел и биомасс отражают статику экосистемы
(количество и биомассу организмов в данный момент), то пирамида энергии —динамику прохождения массы пищи через
цепи питания. Таким образом, основание в пирамидах чисел и биомасс может быть больше или меньше, чем последующие
трофические уровни (в зависимости от соотношения продуцентов и консументов в различных экосистемах). Пирамида
энергии всегда суживается кверху. Это обусловлено тем, что энергия, затраченная на дыхание, не передается на
следующий трофический уровень и уходит из экосистемы. Поэтому каждый последующий уровень всегда будет меньше
предыдущего. В наземных экосистемах уменьшение количества доступной энергии обычно сопровождается снижением
численности и биомассы особей на каждом трофическом уровне. Вследствие таких больших потерь энергии на построение
новых тканей и дыхание организмов цепи питания не могут быть длинными; обычно они состоят из 3—5 звеньев
(трофических уровней).
30) Распределение потоков энергии в различных экосистемах
Растения способны поглотить лишь малую часть энергии солнечных лучей, падающих на их листья. Приблизительно
95- 99 % энергии отражается от листовой поверхности, переходит в тепло либо расходуется на испарение влаги из устьиц,
и только 1-5 % световой энергии поглощается хлорофиллом. Энергия солнца, поглощенная растениями за единицу
времени, называется валовой первичной продукцией. От 20 до 40 % этой энергии растения расходуют на дыхание;
оставшиеся 60-80 % превращаются в чистую первичную продукцию - энергию химических связей, поскольку
используются для синтеза больших полимерных молекул, из которых строятся ткани растений. Чистую первичную
продукцию иначе называют скоростью прироста фитомассы (суммарной массы растений данного сообщества). При
поедании растений травоядными животными энергия переходит с веществом пищи на следующий трофический уровень.
Непереваренные остатки пищи выбрасываются и перерабатываются редуцентами, обитающими в почве. Животные, как и
растения, теряют часть энергии при дыхании. Энергия, оставшаяся после потерь, связанных с дыханием, выделением и
экскрецией, идет на рост и размножение животных - увеличение зоомассы. Энергия, запасенная в телах растительноядных
и хищных животных (консументов) за единицу времени, называется вторичной продукцией. При переходе с одного
трофического уровня на другой часть энергии обязательно теряется. Поэтому продукция живых существ каждого
следующего уровня меньше, чем предыдущего. В связи с этим соотношение продукции всех уровней экосистемы обычно
выражается пирамидой; ее называют трофической (или энергетической) пирамидой. Потеря энергии на каждом уровне
означает, что на высших уровнях ее количество невелико. Поэтому пищевые сети редко состоят более чем из 4-5 уровней:
растения, растительноядные, два или три уровня плотоядных. В общем организмы не живут на земле независимо друг от
друга; существует поток вещества и энергии, объединяющий всех обитателей в единое целое - экосистему.
31) Живые организмы и круговорот веществ в экосистеме
Химические элементы, в том числе все основные элементы, из которых состоят тела живых существ, циркулируют в
биосфере: из внешней среды - в организмы - и потом опять во внешнюю среду. Такое движение элементов называется
биогеохимическим циклом или круговоротом.
Живым организмам необходимы в больших количествах шесть химических элементов: углерод, водород, кислород,
азот, фосфор и сера.
Под круговоротом понимается поступление химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы,
превращение в них поступающих элементов в новые сложные соединения и возвращение их в почву и атмосферу в
процессе жизнедеятельности.
Экологические системы суши и мирового океана связывают и перераспределяют солнечную энергию, углерод
атмосферы, влагу, кислород, водород, фосфор, азот, серу, кальций и другие элементы. Жизнедеятельностью растительных
организмов (продуцентов) и их взаимодействиями с животными (консументами), микроорганизмами (редуцентами) и
неживой природой обеспечивается механизм накопления и перераспределения солнечной энергии, поступающей на
Землю.
Круговорот веществ никогда не бывает полностью замкнутым. Часть органических и неорганических веществ
выносится за пределы экосистемы, и в то же время их запасы могут пополняться за счет притока извне. В отдельных
случаях степень повторяющегося воспроизводства некоторых циклов круговорота веществ составляет 90—98 %. Неполная
замкнутость циклов в масштабах геологического времени приводит к накоплению элементов в различных природных
сферах Земли. Таким образом, накапливаются полезные ископаемые — уголь, нефть, газ, известняки и т.п.
32) Экологическая сукцессия: первичная, вторичная, автотрофная
Развитие биоценозов, при котором имеет место замещение во времени одного сообщества другим, называют
экологической сукцессией. В большинстве случаев процессы сукцессии занимают временные промежутки, измеряемые
годами и десятилетиями. Известны вековые изменения экосистем, отражающие общие пути эволюции биосферы.
По общему характеру сукцессии подразделяются на первичные и вторичные. Первичные сукцессии начинаются на
субстрате, не измененном (или почти не Измененном) деятельностью живых организмов. Так, через серию промежуточных
сообществ формируются устойчивые биоценозы на скалах, песках, обрывах и т. п. Одна из основных функций сукцессии
такого рода — создание (или изменение) почвы первичными колонистами. Первичная сукцессия - это зарастание места,
ранее не занятого растительностью: голых скал или застывшей вулканической лавы.
Вторичные сукцессии развиваются на субстрате, первоначально измененном деятельностью комплекса живых
организмов. Такие сукцессии чаще всего имеют восстановительный (демутационный) характер.
Примером вторичных сукцессии демутационного типа может служить восстановление лесного биоценоза после
пожаров (а в наше время и вырубок).
Развитие леса на оставленном поле является примером сукцессии, происходящей в ясно выраженном автотрофном
состоянии, ибо в первый момент появляются автотрофные организмы. Такая сукцессия носит название автотрофной.
Видовой состав организмов меняется год от года, а в сообществе идет накопление органического вещества.
Автотрофная сукцессия представляет собой широко распространенное в природе явление, которое начинается в
незаселенной среде и характеризуется ранним и длительным преобладанием автотрофных организмов.
Классическим примером сукцессии с образованием устойчивого биогеоценоза является зарастание озера и
возникновение на его месте торфяного болота или формирование елового леса на брошенных землях.
Гетеротрофная сукцессия характеризуется начальным преобладанием гетеротрофных организмов и встречается в тех
случаях, когда среда перенасыщена органическим веществом. Энергетические запасы здесь поначалу максимальны и
снижаются по мере сукцессии, если, конечно, не вносится дополнительное органическое вещество.
33) Значение сукцессий и сукцессионные изменения
Зрелое (старое) сообщество с его большим разнообразием и обилием организмов, значительно развитой трофической
структурой и с уравновешенными потоками энергии способно противостоять изменениям физических факторов (например,
температуры, влажности) и даже некоторым видам химических загрязнений в гораздо большей степени, чем молодое
сообщество. Однако молодое сообщество способно производить новую биомассу в гораздо больших количествах, чем
старое.
Таким образом, человек может собирать богатый урожай в виде чистой продукции, искусственно поддерживая
молодое сообщество. Ведь в зрелом сообществе, находящемся на стадии устойчивости и стабильности, чистая годовая
продукция расходуется в основном на «общее дыхание» растений и животных и может быть даже равна нулю.
Если сукцессионные изменения определяются преимущественно внутренними взаимодействиями, то говорят об
аутогенной (то есть самопорождающейся) сукцессии. Если же на изменения регулярно воздействуют или контролируют их
внешние силы среды на входе (например, штормы и пожары), то такую сукцессию называют аллогенной (порожденной
извне).
Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном пространстве, называют серией; относительно
недолговечные переходные сообщества называют по-разному: сериальными стадиями, или стадиями развития, или
пионерскими стадиями. Терминальная стабилизированная экосистема известна под названием климакса, который
теоретически должен быть постоянным во времени и существовать до тех пор, пока его не нарушат сильные внешние
возмущения.
34) Возникновение и развитие биосферы
Одной из наиглавнейших особенностей планеты Земля есть существование на ней жизни. Область существования
живых организмов на Земле называют биосферой (сферой жизни).
Сложный природный процесс, протекавший и протекающий на Земле, непосредственно связан c взаимодействием трех
оболочек планеты: литосферы, гидросферы и атмосферы.
Именно эти oболочки и являются той сферой, той областью, где существуют живые организмы.
Впервые вплотную к понятию «биосфера» подошел французский естествоиспытатель Ж.Б. Ламарк в XVШ в.
Выводы, сделанные им, позволяют говорить o том, что они содержат в себе зачатки понятия o биосфере.
Работы Ламарка положили начало представлениям o существовании на нашей планете определенного пространства,
заселенного живыми существами. Причем подчеркивалось, что это пространство организовано именно
жизнедеятельностью организмов.
Австрийский гeoлoг Э.-Ф.Зюсс в 1875 г. ввел в науку понятие и определение биосферы.
Он писал: «В области взаимодействия верхних сфер и литосферы и на поверхности материков можно выделить
самостоятельную биосферу. Она простирается теперь как над сухой, так и над влажной поверхностью, но ясно, что раньше
она была ограничена только гидросферой».
Однако данные современной космохимии свидетельствуют о том, что в период своего образования наша планета в
общем получила достаточное количество органических соединений, чтобы путем полимеризации аминокислот, сложных
углеводородов и других соединений возникли саморегулирующиеся системы, необходимые для живого вещества.
По мнению целого ряда исследователей, на ранних этапах своего развития жизнь не была связана с отдельными
живыми организмами, а выражалась в едином живом веществе. Согласно В. И. Вернадскому, происхождение жизни
сводится к происхождению биосферы, которая с самого начала была сложной саморегулирующейся системой. Большое
разнообразие геохимических функций живого вещества вытекало хотя бы из того, что любая, самая примитивная клетка,
находясь в водной, морской среде, имела теснейший контакт со всеми химическими элементами таблицы Менделеева. Эти
примитивные организмы, естественно, выбирали в процессе жизнедеятельности не все элементы, а в первую очередь те,
которые благоприятствовали их росту и совершенствованию целого ряда физиологических процессов.
В этом отношении В. И. Вернадский [1940] отмечал: ''Вывод о необходимости одновременной чрезвычайно
разнообразной геохимической функции в биосфере представителей жизни является основным условием ее появления.
Каково бы это появление ни было, оно должно быть представлено не совокупностью неделимых одного вида, а
совокупностью многих видов, морфологически принадлежащих к разным резко разделенным классам организмов, или же
гипотетически особой, отличной от видов, неизвестной нам формой живого вещества. Возможность полного
осуществления всех геохимических функций организмов в биосфере одноклеточными организмами делает вероятным, что
таково было первое появление жизни...
Таким образом, первое появление жизни при создании биосферы должно было произойти не в виде появления какого-
нибудь вида организма, а в виде совокупности, отвечающей геохимическим функциям жизни. Должны были сразу
появиться биоценозы'' (с. 87).
Можно предположить, что химическая эволюция в космической туманности с возрастанием роли каталитических
реакций могла привести к образованию молекул ДНК. Однако реализация ее функций оказалась возможной лишь в
пределах Земли, где на основании развития живого вещества сформировалась ранняя биосфера как сочетание
благоприятных условий для жизни со стороны биокосных систем и самого живого вещества. В остальных телах Солнечной
системы химическая эволюция оказалась замороженной.
В настоящее время принято четкое подразделение организмов на автотрофшле и гетеротрофные по способу питания.
Однако в ранней биосфере Земли соотношение гетеротрофных и автотрофньгх организмов было иным. Какое точно, мы
еще не знаем. Единственное, что можно допустить, это то, что фотосинтезирующая автотрофная биосфера, отмеченная
данными изотопной геохимии 4 млрд лет назад, была образованием вторичным и возникла на основе биосферы иного
биогеохимического типа.
Исходя из вышеизложенного, можно заключить, что первичная биосфера нашей планеты, во-первых, ограничивалась
водной средой, во-вторых, была насыщена гетеротрофными организмами, которые питались растворенными в воде
органическими веществами, ранее возникшими преимущественно в космохимических условиях. Длительность
существования подобной биосферы, скорее всего, занимала небольшой отрезок геологического времени.
Развитие биосферы Земли можно рассматривать как последовательную смену трех этапов (рис. 13). Первый этап -
восстановительный - начался еще в космических условиях и завершился на Земле появлением гетеротрофной биосферы.
Для первого этапа характерно появление малых сферических анаэробов (рис. 13, а). Присутствуют только следы
свободного кислорода. Ранний способ фотосинтеза был, по существу, анаэробным. Развилась фиксация азота, поскольку
часть ультрафиолетовой радиации проникала через атмосферу и быстро разлагала присутствующий аммиак.
Второй этап - слабоокислительный - отмечен появлением фотосинтеза. Он продолжался до завершения осад-
конакопления полосчатых железистых формаций докем-брия. Аэробный фотосинтез начался предками цианобак-терий.
Кислород производился организмами, строящими строматолиты (рис. 13, б). Но кислород мало накапливался в атмосфере,
так как реагировал с железом, растворенным в воде. При этом окислы железа осаждались, образуя полосчатые железистые
формации докембрия. Только когда океан освободился от железа и других поливалентных металлов, концентрация
кислорода начала возрастать по направлению к современному уровню.
Третий этап характеризуется развитием окислительной фотоавтотрофной биосферы. Он начался с завершения
отложений полосчатых железистых кварцитов около 1800 млн лет назад, в эпоху Карельско-Свекофенского орогенеза. Для
этого этапа развития биосферы характерно наличие такого количества свободного кислорода, которого достаточно для
появления и развития животных, потребляющих его при дыхании.
Последние два этапа в развитии биосферы фиксированы в каменной летописи геологической истории. Первый этап -
наиболее далекий и загадочный, и расшифровка его истории связана с решением основных проблем органической
космохимии.
Таким образом, современная биосфера включает в себя:
1) Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы).
2) Тропосфера (нижний слой атмосферы до озонового слоя).
3) Гидросфера (океаны, моря, реки и т.д.).
4) Литосфера (верхняя часть земной коры).
35) Учение В.И Вернандского
Одним из выдающихся естествоиспытателей, который посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере,
был академик В. И. Вернадский. Он стал основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое
легло в основу современного учения о биосфере.
В. И. Вернадский доказал, что, как бы слаб ни был каждый организм в отдельности, все они, вместе взятые, на
протяжении длительного отрезка времени выступают как мощный геологический фактор, играющий существенную роль в
жизни нашей планеты. Геологическая деятельность живых организмов проявляется как следствие следующих их
особенностей: они теснейшим образом связаны с окружающей средой и взаимодействуют с ней в процессе обмена
веществом и энергией; обмен веществ организмов со средой осуществляется в процессе биологического круговорота;
суммарный эффект результатов деятельности организмов проявляется на протяжении очень длительных (сотен миллионов
лет) отрезков времени. Таким образом, приоритет в разработке теоретических основ учения о биосфере принадлежит
советским ученым.
В 1926 году опубликовал в Ленинграде книгу под названием «Биосфера», которая ознаменовала рождение новой науки
о природе, о взаимосвязи с ней человека. В этой работе биосфера впервые показана как единая динамическая система,
населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты. «Биосфера – организованная, определенная оболочка
земной коры, сопряженная с жизнью». В работах по биосфере ученый показал, что взаимодействие живого вещества с
веществом косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные
геохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических и биологических
циклах.
Предлагается различать три основные формы биосферы планеты:
1) формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и др., принятые в ботанике и
зоологии;
2) биогеографические формы – территории, характеризующие географическое распространение и распределение
растений и животных, специфику флоры и фауны.
3) экологические формы, известные под названием экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. биотоп – это
участок с однородными экологическими условиями, занятый определенными биоценозами, экотоп – это место обитания
сообщества.
Вещественный состав биосферы также разнообразен. В. И. Вернадский включает в него семь глубоко разнородных,
но геологически не случайных частей:
· живое вещество;
· биогенное вещество – рождаемое и перерабатываемое живыми организмами (горючие ископаемые, известняки и
т. д.);
· косное вещество, образуемое без участия живых организмов (твердое, жидкое и газообразное);
· биокосное вещество – косное вещество, преобразованное живыми организмами (вода, почва, кора выветривания,
илы);
· вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового ряда);
· рассеянные атомы земного вещества и космических излучений;
· вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.
36) Среда и пределы жизни в Биосфере
Биосфера охватывает
- нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана,
- верхнюю часть литосферы (кора, выветривания)
- и всю гидросферу до глубинных слоев океана
23 января 1960 г. исследователи-океанологи Ж.Пикар и Д.Уолш опустились в батискафе в Марианскую впадину
Тихого океана. На глубине 10535 м. они разглядели рыбу и креветку.
Так было доказано существование живых организмов в самых глубоких местах океана.
Следует только отметить, что плотность организмов в океане крайне неравномерна. Примерно 5/6 его обитателей
предпочитают верхние, освещаемые солнцем слои.
По мере спуска на глубину количество видов резко уменьшается.
Относительно верхней границы существования жизни следует заметить, что ученые обычно проводят ее на высоте от
16-25 км, где находится спасительный для всего живого озоновый экран. Здесь та же ситуация с расселением организмов,
что и в океане, только наоборот. Уже на высоте 8-9 км низкие температуры сильно ограничивают существование
животных и растений.
Нижнюю границу биосферы на материках условно проводят по изотерме 100°С. При более высокой температуре
большинство бактерий существовать не может.
В Европе эта изотерма находится на глубине 10-15 км, В молодых альпийских прогибах она поднимается до 1,5-2 км.
Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км.
37) Распределение биогеоценозов на Земле
Биогеоценоз — структурная и функциональная элементарная единица биосферы. Представляет собой устойчивую
саморегулирующуюся экологическую систему, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно
связаны с неорганическими (вода, почва). Например, озеро, сосновый лес, горная долина. Учение о биогеоценозе
разработано Владимиром Сукачёвым в 1940 году. Изучением закономерностей распределения биогеоценозов по
поверхности Земли занимается биогеография.
Расположение биоценозов на Земле носит ярко выраженную зональную структуру, связанную с изменением тепловых
условий на различных широтах. Природные зоны вытянуты в широтном направлении и сменяют друг друга при движении
по меридиану. Собственная, высотная, зональность формируется в горных системах; в мировом же океане хорошо
просматривается смена экологических сообществ с глубиной. Природные зоны тесно связаны с понятием ареала – области
распространения данного вида организмов.
Земная суша разделена на 13 основных широтных поясов: арктический и антарктический, субарктический и
субантарктический, северный и южный умеренные, северный и южный субтропические, северный и южный тропические,
северный и южный субэкваториальные и экваториальный.
Рассмотрим основные биогеографические зоны суши. Территорию вокруг полюсов охватывают холодные арктические
(в Южном полушарии – антарктические) пустыни. Они отличаются крайне суровым климатом, обширными ледниковыми
покровами и каменистыми пустынями, неразвитыми почвами, скудостью и однообразием живых организмов.
Южнее арктических пустынь расположена тундра; в Южном полушарии тундра представлена лишь на некоторых
субантарктических островах. Холодный климат и почвы, подстилаемые вечной мерзлотой, определяют здесь преобладание
мхов, лишайников, травянистых растений и кустарничков. Вблизи морей и океанов тундра и лесотундра сменяются зоной
океанических лугов.
Южнее лесотундры начинаются леса умеренной зоны; сначала хвойные, затем – смешанные, и наконец,
широколиственные. Умеренные леса занимают громадные территории в Евразии и Северной Америке. Климат здесь
значительно теплее, и видовое разнообразие больше в несколько раз, чем в тундре. На подзолистых почвах доминируют
крупные деревья – сосна, ель, кедр, лиственница, южнее – дуб, бук, берёза. Среди животных распространены хищные
(волк, лиса, медведь, рысь), копытные (олени, кабаны), певчие птицы, отдельные группы насекомых.
Зону умеренных лесов сменяют лесостепь и затем степь. Климат становится теплее и засушливее, среди почв
наибольшее распространение получают чернозёмы и каштановые почвы. Преобладают злаки, среди животных – грызуны,
хищные (волк, лисица, ласка), хищные птицы, пресмыкающиеся, жуки. Большой процент степей занят
сельскохозяйственными угодьями. Степи распространены на Среднем западе США, на Украине, в Казахстане.
Следующей за степью зоной является зона умеренных полупустынь и пустынь. Пустынный климат характеризуется
малым количеством осадков, большими суточными колебаниями температуры. Водоёмы в пустынях, как правило,
отсутствуют; лишь изредка пустыни пересекают крупные реки. Фауна отличается достаточным разнообразием,
большинство видов приспособлены к обитанию в засушливых условиях.
При приближении к экватору умеренный пояс сменяют субтропики. В прибрежной полосе распространены
вечнозелёные субтропические леса; вдали от моря находится лесостепь, степь и пустыни. Животный мир субтропиков
характеризуется смешением умеренных и тропических видов.
Тропические влажные леса в значительной степени распаханы и используются под плантации. Крупные животные
практически истреблены. Западный Индостан, Восточная Австралия, бассейн Параны в Южной Америке и Южная Африка
– зоны распространения более засушливых тропических саванн и редколесий. Самая же обширная зона тропического пояса
– пустыни. Огромные пространства галечных, песчаных, каменистых и солончаковых поверхностей здесь лишены
растительности. Животный мир малочисленен.
Субэкваториальные влажные леса сосредоточены в долине Ганга, южной части Центральной Африки, на северном
побережье Гвинейского залива, северной части Южной Америки, в Северной Австралии и на островах Океании. В более
засушливых районах их сменяют саванны. Характерные представители животного мира субэкваториального пояса –
жвачные парнокопытные, хищники, грызуны, термиты.
Ближе всего к экватору расположен экваториальный пояс. Обилие осадков и высокая температура обусловили здесь
наличие вечнозелёных влажных лесов. Экваториальный пояс – рекордсмен по разнообразию видов животных и растений.
Похожие закономерности наблюдаются и в смене биогеографических зон в горах – высотной поясности. Она
обусловлена изменением температуры, давления и влажности воздуха с увеличением высоты местности. Полного
тождества между высотными, с одной стороны, и широтными, с другой стороны, поясами, однако, нет. Так, присущей
типичной тундре смены полярных дня и ночи лишены её высокогорные аналоги в более низких широтах, а также
альпийские луга.
Наиболее сложные спектры высотных поясов свойственны высокогорьям, находящимся близ экватора. К полюсам
уровни высотных поясов снижаются, а их разнообразие уменьшается. Изменяется спектр высотных поясов и при удалении
от берега моря.
Одни и те же природные зоны встречаются на разных материках, однако леса и горы, степи и пустыни имеют свои
особенности на различных континентах. Различаются и растения и животные, приспособившиеся к существованию в этих
природных зонах.
Живые организмы населяют не только сушу, но и Мировой океан. В океане обитает порядка десяти тысяч видов
растений и сотни тысяч видов животных (в том чиле более 15 тысяч видов позвоночных). Растения и животные заселяют в
мировом океане две сильно отличающиеся друг от друга области – пелагиаль (поверхностные слои воды) и бенталь
(морское дно). Широтные зоны хорошо выражены только в приповерхностных водах океана; с увеличением глубины
влияние солнца и климата уменьшается, а температура воды приближается к характерным для толщи океана +4 °С.
И как было сказано, распределение биогеоценозов имеет именно зональную структуру со своими особенностями в
каждой природной зоне
38) Мировое распределение первичной продукции
Мировое распределение первичной биологической продукции крайне неравномерно. Самый большой абсолютный
прирост растительного мира достигает в среднем 25 г в день в очень благоприятных условиях. На больших площадях
продуктивность не превышает 0,1 г/м (жаркие пустыни и полярные пустыни). Общая годовая продукция сухого
органического вещества на Земле составляет 150-200 млрд. тонн. Около трети его образуется в океанах, около двух третей
- на суше. Почти вся чистая первичная продукция Земли служит для поддержания жизни всех гетеротрофных организмов.
Энергия, недоиспользованная консументами, запасается в их телах, органических осадках водоемов и гумосе почв.
Эффективность связывания растительностью солнечной радиации снижается при недостатке тепла и влаги, при
неблагоприятных физических и химических свойствах почвы и т.п. Продуктивность растительности изменяется не только
при переходе от одной климатической зоны к другой, но и в пределах каждой зоны. Для пяти континентов мира средняя
продуктивность различается сравнительно мало. Исключением является Южная Америка, на большей части которой
условия для развития растительности очень благоприятные. Питание людей обеспечивается в основном
сельскохозяйственными культурами, занимающими приблизительно 10% площади суши (около 1,4 млрд. га). Общий
годовой прирост культурных растений составляет около 16% от всей продуктивности суши, большая часть которой
приходится на леса. Приблизительно 1/2 урожая идет непосредственно на питание людей, остальная часть - на корм
домашним животным, используется в промышленности и теряется в отбросах. Всего человек потребляет около 0,2%
первичной продукции Земли. Растительная пища обходится для людей энергетически дешевле, чем животная.
Сельскохозяйственные площади при рациональном использовании и распределении продукции могли бы обеспечить
примерно вдвое большее население Земли, чем существующее. Но это требует больших затрат труда и капиталовложений.
39) Биологический и геологический круговороты
Различают два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биологический).
Большой круговорот, продолжающийся миллионы лет, заключается в том, что горные породы подвергаются
разрушению, а продукты выветривания (в том числе растворимые в воде питательные вещества) сносятся потоками
воды в Мировой океан, где они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с
осадками. Геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещения морей и
океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс
начинается вновь.
Малый круговорот (часть большого) происходит на уровне экосистемы и состоит в том, что питательные
вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и на жизненные
процессы как самих этих растений, так и других организмов (как правило животных), которые поедают эти растения
(консументы). Продукты распада органического вещества под действием деструкторов и микроорганизмов (бактерии,
грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вовлекаемых ими в потоки
вещества.
40) Возникновение и развитие ноосферы
Ноосфера - сфера разума. Это понятие ввел французский математик и философ Ле-Руа в 1927 году, а обосновал
Вернадский в 1944 г. Это высшая стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным,
определяющим фактором развития. В ноосфере человек становится крупной геологической силой, он перестраивает
своим трудом и мыслью область своей жизни. Человек неразрывно связан с биосферой, уйти из нее не может. Его
существование - есть функция биосферы, которую он неизбежно изменяет.
Ноосфера, по мнению Вернадского, - это новая геологическая оболочка Земли, создаваемая на научных
основаниях.. «Научная мысль, -писал он, - охватила всю планету, все на ней находящиеся государства. Всюду
создались многочисленные центры научной мысли и научного искания. Это – первая основная предпосылка перехода
биосферы в ноосферу». Ноосфера является результатом действия слившихся в единый поток двух величайших
революционных процессов современности: в области научной мысли, с одной стороны, и социальных отношений – с
другой. Поэтому создание ноосферы возможно лишь как следствие прочного союза тех сил, которые являются основой
этих процессов, т.е. союза науки и трудящихся масс.
Основоположники учения о ноосфере верили, что ее становление ведет к упорядочению природной и
социальной действительности, к более совершенным формам бытия. Ноосфера возникает как результат
планомерного, сознательного преобразования биосферы, ее превращения в качественно новое состояние. Этот процесс
рассматривался как несомненное
благо, несущее человечеству разрешение трудных проблем. В.И. Вернадский и даже Т. де Шарден связывали его с
социалистической организацией жизни людей, расширяя задачу преодоления стихийности природы до общества. В
некоторых случаях ноосфера рассматривалась как полное устранение зла, как всеобщая гармония, что особенно типично
для ее космических вариантов. Сейчас ноосфера находится в стадии интенсивного развития и по масштабам присущих ей
процессов соперничает с «чистой» биосферой. Появилась угроза существованию природы в качестве
самостоятельной целостности. Между тем отношение к ноосфере продолжает быть преимущественно восторженным,
будто ее развитие не стоит ни в какой связи с кризисом современной цивилизации. «По мысли В.И. Вернадского,
ноосфера – это гармоническое соединение природы и общества, это торжество разума и гуманизма, это слитые
воедино наука, общественное развитие и
государственная политика на благо человека, это – мир без оружия, войн и экологических проблем, это – мечта,
цель, стоящая перед людьми доброй воли, это – вера в великую миссию науки и человечества, вооруженного наукой».
Подобное некритическое отношение к ноосфере господствует и в нашем повседневном сознании, в науке и
философии.
41) Современное состояние природной среды
Природная среда – место обитания живых организмов, в частности, человека, которая характеризуется
совокупностью физических, химических и биологических факторов, способных оказывать прямое и косвенное воздействие
на организмы.
Широко используемое словосочетание «Окружающая среда» является тавтологией, так как «среда» и «окружение»
одно и то же (синонимы).
Рассмотрим некоторые черты современного состояния биосферы и процессы, происходящие в ней.