Понятие биосферы, ее структура

Классификация экосистем

По размерным характеристикам выделяют:

· микроэкосистемы (например ствол гниющего дерева и т.п.);

· мезоэкосистемы (лес, пруд и т.п.);

· макросистемы (океан, континент и т.п.).

По происхождению различают природные экосистемы, формирую­щиеся в течение длительной эволюции и антропогенные (искусственные) экосистемы. Среди последних особый интерес представляют агроэкосистемы (поля, сады, огороды, лесные питомники и т.п.), которые по своей структуре в известной степени схожи с наземными природными экосисте­мами. Агроэкосистемы создаются человеком для получения чистой про­дукции автотрофов, их основные отличия от природных следующие:

1. В них резко снижено разнообразие видов; снижение видов культи­вируемых растений снижает и видовое разнообразие животного населения; в агроценозах значительно чаще происходит чрезмерное увеличение чис­ленности отдельных видов.

2. Виды растений и животных, культивируемых человеком, «эволю­ционируют» за счет искусственного отбора и неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека.

3. Агроэкосистемы получают, кроме солнечной, дополнительную энергию, привносимую человеком (энергия поливной воды, удобрений, средств механизации и т.п.).

4. Чистая продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не посту­пает в пищевые цепи биоценоза, а частичное её использование вредителя­ми, потери при уборке, которые тоже могут попасть в естественные тро­фические цепи, всячески пресекаются человеком.

5. Экосистемы агроценозов - это упрощенные системы, поддержи­ваемые человеком на ранних стадиях сукцессии; они неустойчивы и не­способны к саморегуляции, поэтому они не могут существовать без под­держки человека.

Упрощение природного окружения человека, с экологических пози­ций, очень опасно. Поэтому нельзя превращать весь ландшафт в агрохозяйственный, необходимо сохранять и умножать его многообразие, остав­ляя нетронутые заповедные участки, которые могли бы быть источником видов для восстанавливающихся в сукцессионных рядах сообществ.

Библиографический список к разделу

1. Гальперин, М.В. Общая экология: [учеб. для сред. проф. образования] / М.В. Гальперин. - М.: Форум: Инфра-М, 2006. – 336 с.

2. Коробкин, В.И. Экология [Текст] / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. – 575 с.

3. Миркин, Б.М. Основы общей экологии [Текст]: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по естественнонауч. специальностям / Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова; [под ред. Г.С. Розенберга]. - М.: Унив. кн., 2005. – 239 с.

4. Степановских, А.С. Общая экология: [учеб. для вузов по экол. специальностям] / А.С. Степановских. - 2-е изд., доп. и перераб. - М.: ЮНИТИ, 2005. – 687 с.

5. Фуряев, В.В. Общая экология и биология: учеб. пособие для студентов специальности 320800 очн. формы обучения / В.В. Фуряев, А.В. Фуряева; Федер. агентство по образованию, Сиб. гос. технол. ун-т, Ин-т леса им. В. Н. Сукачева. - Красноярск: СибГТУ, 2006. – 100 с.

6. Голубев, А.В. Общая экология и охрана окружающей среды: [учеб. пособие для всех специальностей] / А.В. Голубев, Н.Г. Николаевская, Т.В. Шарапа; [под ред. авт.]; Гос. образоват. учреждение высшего проф. образования "Моск. гос. ун-т леса". – М.: МГУЛ, 2005. - 162 с.

7. Коробкин, В.И. Экология в вопросах и ответах [Текст]: учеб. пособие для студентов вузов / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. - 2-е изд., перераб. и доп. - Ростов н/Д: Феникс, 2005. - 379 с.: схем. - Библиогр.: с. 366-368. - 103.72 р.

8. Лысов, П.К. Биология с основами экологии: [учеб. для естественнонауч., техн. и гуманитар. специальностей вузов] / П.К. Лысов, А.П. Акифьев, Н.А. Добротина. - М.: Высш. шк., 2007. – 655 с.

9. Маринченко, А.В. Экология: [учеб. пособие для вузов по техн. направлениям и специальностям] / А.В. Маринченко. - М.: Дашков и К, 2006. – 332 с.

10. Николайкин, Н.И. Экология: [учеб. для вузов по специальности "Техника и технология"] / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. - 4-е изд., испр. и доп. – М.: Дрофа, 2005. - 622 с.

11. Одум, Ю. Экология [Текст] / Ю. Одум. – М.: Мир, 1986. – Т.1. – 328 с., Т.2. – 376 с.

12. Хроника глобального мира [Интернет ресурс]. – Режим доступа: http://www.kabmir.org/tags/%FD%EA%EE%EB%EE%E3%E8%FF/. – Загл. с экрана.

Контрольные вопросы к разделу 5

1. Понятие биоценоз, типы. Раскройте особенности биоценозов как надорганизменных систем. Примеры.

2. Покажите структуру биогеоценоза. В чем сходство и различие между понятиями биогеоценоз и экосистема? Примеры.

3. Каковы особенности видовой структуры биоценозов? Ее показатели. Примеры.

4. В чем суть пространственной структуры биоценозов? Раскройте на примере лесного сообщества.

5. Какие типы взаимодействий между организмами выделил Беклемишев? Примеры.

6. Кратко раскройте трофическую структуру биоценозов, виды пищевых цепей, функционально-трофические группы организмов. Примеры.

7. Виды биологической продукции в экосистемах. Какие закономерности отражают пирамиды чисел, биомасс и энергии? Примеры.

8. Раскройте правило 10% Р. Линдемана, приведите примеры.

9. Что такое экологическая ниша, правило Г.Ф. Гаузе. Примеры.

10. В чем суть циклической динамики экосистем? Примеры.

11. Механизмы, позволяющие выходить видам из конкуренции, примеры.

12. В чем суть циклической динамики экосистем? Примеры.

13. Понятие экологической сукцессии. Какие виды экологических сукцессий вы знаете? Приведите примеры.

14. Деструктивные сукцессии в экосистемах, их особенности и значение. Примеры.

15. Классификация экосистем. Примеры.

16. Агроэкосистемы; их особенности в сравнении с природными экосистемами. Примеры.

РАЗДЕЛ 6: УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ

Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) использовал создал в 20-х годах ХХ стройное учение о биосфере как глобальной единой системе Земли.

Под биосферой понимается та область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь (то есть, где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности) и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов.

В.И Вернадский показал, что не существует в природе более мощной геологической (средообразующей) силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Вернадский писал, что «жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности. Под её влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них всё время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет, от древних археологических эр, до нашего времени... На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

Аксиома Б.П. Сочавы об иерархической структуре биосферы (В.Б. Сочава, 1957): Биосфера представляет собой систему, организованную в виде множества подсистем различного уровня.

В.И. Вернадский выделил в биосфере шесть главных компонентов:

1. Вся совокупность живых организмов существовавших и существующих в определенный промежуток времени. Эту совокупность ученый назвал живым веществом. Живое вещество образует ничтожно тонкий маленький вес в общей массе геосфер Земли, составляет 1/ 11 000 000 (2,4-3,6*10¹² т, в сухом весе). Но эта ничтожная масса живых существ существует во всех оболочках. В.И. Вернадский называл ее «всюдность жизни», это самая активная форма материи во Вселенной. Если массу распределить по всей поверхности планеты, то получится слой всего в полтора сантиметра. По В. И. Вернадскому эта «пленка жизни», составляющая менее 10^-6 массы других оболочек Земли, является «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты». На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород. Весь кислород в атмосфере Земли представляет продукт жизнедеятельности организмов. Огромные толщи известняков образовывались в результате жизнедеятельности организмов с кальциевым скелетом. В качественном отношении живое вещество представляет собой наиболее организованную часть материи Земли.

2. Косное вещество – небиогенные минералы и горные породы, образовавшиеся (в основном): или глубже биосферы; или в пределах биосферы на глубине нескольких километров без участия живого вещества. Т.е. те вещества, в образовании которых организмы не участвуют.

3. Биокосное вещество – создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль. В.И. Вернадский писал, что оно «создается в биосфере одновременно живыми организмами и костными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и других» (продукты жизнедеятельности живого вещества). Организмы в биокосном веществе играют ведущую роль. Это почва, кора выветривания, природные воды и т.п.

4. Биогенное вещество – вещество создаваемое и перерабатываемое жизнью (каменный уголь, битумы, известняк нефть и т. д.).

5. Радиоактивное вещество; рассеянные атомы.

6. Вещество космического происхождения.

С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную (глобальную) экосистему, которая представляет собой иерархически построенное единство, включающее все уровни жизни: особь, популяцию, биоценоз, биогеоценоз.

Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни. В верхней части земной коры (литосфере) живые организмы, в частности бактерии, были обнаружены на глубине до 4 км. В океане (гидросфере) жизнь распространена до более значительных глубин (до 10 – 11 км). По В.И. Вернадскому нижнюю границу биосферы следует проводить еще глубже, так как накапливающиеся осадочные породы органического происхождения могут вовлекаться далеко вглубь земной коры в результате динамических процессов в ней.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой радиации. Верхний предел жизни составляет 20–22 км. Выше озонового слоя жизнь не протекает

Биосферу, как место совместного обитания организмов вместе с самими организмами можно разделить на три подсферы:

• Аэробиосфера, населенная аэробионтами, субстратом жизни для которых служит влаго воздуха. Лимитирующим фактором развития здесь жизни служит наличие капель воды, положительных температур и твердых аэрозолей, поднимающихся с поверхности земли.
• Гидробиосфера – глобальный мир воды (водая оболочка Земли без подземных вод), населенный гидробионтами
• Геобиосфера – верхняя часть земной коры (литосфера), населенная геобионтами

Положения учения В. И. Вернадского не встретили серьезных возражений, но и не оказались востребованными ни в России, ни за рубежом. В 1931 году ученый вынужден был записать: «Царство моих идей впереди». И вот посеянные ученым зерна дали всходы. В 1998 году в США впервые вышло издание «Биосферы» на английском языке с весьма обстоятельными комментариями. В 2000 году французский журнал «Фузион» опубликовал работу В. И. Вернадского «Биосфера и ноосфера» со вступительной статьей Е. Гренье, в которой наш ученый назван «отцом глобальной экологии».

В 2001 году неправительственный Экологический фонд им. В. И. Вернадского включил в новое издание «Биосферы» ранее не публиковавшиеся материалы, хранившиеся в папке «Мысли и наброски». В том же году в США вышла книга Л. Ларуша «Экономика ноосферы», в которой указано, что мысли, высказанные Вернадским, имеют значение для весьма широкого круга областей научного знания.

6.2. Понятие «живое вещество»

К основным уникальным особенностям живого вещества, обусловливающим его крайне высокую средообразующую деятельность, можно отнести следующие свойства живого вещества:

1. Способность быстро занимать (осваивать) все свободное пространства. В.И. Вернадский назвал это «всюдность жизни». Например, площадь листьев растений, произрастаю­щих на 1 га, составляет 8-10 га и более. То же относится к корневым системам. Большое разнообразие и повсеместное распространение. Существует около 2 миллионов видов животных и растений, которые официально классифицированы и описаны (число видов растений достигает 500 тыс., из низ высших – 300 тыс. видов; описано более 1,5 млн. животных);

2. Движение не только пассивное (под действием силы тяжести, гравитационных сил и т. п.), но и активное. Например, против течения воды, силы тяжести, движения воздушных потоков и т; п.

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (включение в круговороты), сохраняя при этом высокую физико-химическую активность.

4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям и в связи с этим освоение не только всех сред жизни (водной, наземно-воздушной, почвенной, организменной), но и крайне трудных по физико-химическим параметрам.

5. Феноменально высокая скорость протекания реакций. Она на несколько порядков (в сотни, тысячи раз) значительнее, чем в неживом веществе. Об этом свойстве можно судить по скорости переработки вещества организмами в процессе жизнедеятельности. Например, гусеницы некоторых насекомых потребляют за день количество пищи, которое в 100-200 раз больше веса их тела. Особенно активны организмы-грунтоеды. Дождевые чер­ви (масса их тел примерно в 10 раз больше биомассы всего чело­вечества) за 150-200 лет пропускают через свои организмы весь однометровый слой почвы.

6. Высокая скорость обновления живого вещества. Под­считано, что в среднем для биосферы она составляет 8 лет, при этом для суши -14 лет, а для океана, где преобладают организмы с коротким периодом жизни (например, планктон), - 33 дня.

Дата добавления: 2014-11-18