В течение всей истории планеты ее заселение было максимально возможным для живого вещества, которое тогда существовало

4. Живому присуща высокая функциональная активность, которая связана с его способностью к неограниченному развитию и количественному росту, названному В. И. Вернадским «напором жизни».

Различают пять основных функций живого вещества в масштабах планеты Земля: энергетическую, газовую, концентрационную, окисли­тельно-восстановительную и деструкционную.

Суть энергетической функции состоит в осуществлении связи био­сферно-планетарных явлений с излучением Космоса и прежде всего с солнечной радиацией. Основой указанной функции является фото­синтез, в процессе которого происходит аккумуляция энергии Солнца и ее последующее перераспределение между компонентами биосферы. Накопленная солнечная энергия обеспечивает протекание всех жиз­ненных процессов.

За время существования жизни на Земле живое вещество превра­тило в химическую энергию огромное количество солнечной энергии. Существенная часть ее в ходе геологической истории накопилась в связанном виде. Современная биосфера характеризуется наличием за­лежей угля, нефти и других органических веществ, которые образова­лись в прошлом.

Газовая функция обусловливает миграцию газов и их превращение, обеспечивает газовый состав биосферы. Преобладающая масса газов на планете имеет биогенное происхождение. Так, кислород атмосфе­ры накоплен за счет фотосинтеза. При этом количество молекул кис­лорода, выделяемых земными растениями, пропорционально количе­ству связываемых водой молекул диоксида углерода.

Диоксид углерода поступает в атмосферу за счет дыхания всех ор­ганизмов. Другой, не менее мощный его источник — выделение порещинам земной коры из осадочных пород за счет химических про­цессов под действием высоких температур.

Концентрационная функция проявляется в извлечении и накопле­нии живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды, которые используются для построения тела. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде.

Суть окислительно-восстановительной функции заключается в хи­мическом превращении веществ, которые содержат атомы с перемен­ной степенью окисления (это в основном соединения железа, марганца и др.). Как результат, происходят превращения большинства химических соединений, при этом преобладают биогенные процессы окисления и восстановления.

Благодаря деструкционной функции протекают процессы, которые связаны с разложением остатков мертвых организмов. При этом про­исходит минерализация органического вещества, т.е. превращение живого вещества в косное.

Живое вещество трансформирует солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот, современный состав атмосферы, гидросферы, почв и, в существенной степени, осадочных пород Земли. В.И. Вернадский писал: «Прекращение жизни было бы неизбежно связано с прекращением химических изменений если не всей земной коры, то во всяком случае ее поверхности - лика Земли, биосферы».

Распределение биогеоценозов на Земле и их особенности

Распределение биогеоценозов на планете, как и их формирование, зависит от условий их существования. Известный эколог Ю. Одум предложил различать следующие экосистемы (биогеоценозы) Земли.

Мировой океан. Океаны, их четыре, в целом составляют Мировой океан, занимающий почти 70% поверхности Земли и содержащий около 96,5% от общих запасов воды.

Основные характеристики среды, которые представляют наиболь­ший интерес для понимания особенностей экосистемы Мирового океана, следующие:

1) глобальность размеров и огромные глубины, освоенные жизнью;

2) непрерывность, поскольку все океаны связаны друг с другом;

3) постоянная циркуляция воды (наличие сильных ветров, дующих на протяжении всего года в одном и том же направлении, наличие глубинных течений);

4) господство разных волн и приливов, которые вызваны притяжением Луны и Солнца и обусловливают заметную периодичность жизни сообществ;

5) соленость и буферность;

6) наличие растворенных биогенных элементов, которые, являясь лимитирующими факторами, определяют размеры популяций.

В свете современных представлений Океан рассматривается как гигантская экосистема, взаимосвязанная и взаимообусловленная гео­физическими и геохимическими процессами, а также явлениями гло­бального масштаба.

Океаны и моря являются наиболее плотно, но неравномерно засе­ленными биогеоценозами; наряду с зонами богатыми жизнью имеют­ся и большие пустынные акватории. Отсюда экосистемы морей и океанов сильно различаются по качественному и количественному со­ставу как растительного, так и животного мира, а также по биомассе и продуктивности.

Эстуарии и морские побережья (полоса между морями и континен­тами) характеризуются условиями с особыми экологическими призна­ками. Будучи своеобразной переходной зоной, она насыщена жизнью, которая включает многие тысячи видов, не встречающихся ни в от­крытом море, ни в пресных водах. Тем самым эстуарии и морские побережья отличаются самыми продуктивными биоценозами. Их основные особенности: а) интенсивная циркуляция питательных веществ и конечных продуктов обмена, обусловленная приливами и отливами; б) весьма тесные контакты автотрофов и гетеротрофов; в) высокая круглогодичная первичная продукция; г) разнообразие растительных организмов и жизненных форм.

Особыми биогеоценозами пресных проточных вод являются ручьи и реки. Хотя их площадь невелика в сравнении с таковой океанов и суши, они наиболее полно эксплуатируются человеком. Для организмов этих биогеоценозов важное значение приобретает подвижность воды (течение), способствующая перемешиванию, а также поступле­нию органического вещества из примыкающих озерных и наземных экосистем.

Озера и пруды характеризуются наличием стоячей пресной (иногда соленой) воды. Видовое разнообразие в пресноводных биоценозах не­велико. Практически для всех озер и прудов свойственна достаточно четкая зональность и стратификация, т.е. разделение водной толщи на слои различной плотности, что препятствует перемешиванию вод. Озера подразделяют на олиготрофные (малопродуктивные) и эвтрофные (высокопродуктивные).

Пресноводным болотам присущи периодические колебания уровня воды, потенциально они обладают высоким плодородием и стабиль­ностью. По ходу естественной сукцессии болота вытесняются назем­ной древесной растительностью. Этот процесс ускоряется, если в бо­лоте не происходят колебания уровня воды, а также отсутствуют про­цессы, которые способствуют распаду накопленных органических веществ (органические осадки, торф).

Педосфера. Почвенный покров представляет собой самостоятельную земную оболочку - педосферу. Почва - это биокосное тело, состоящее одновременно из живых и косных (неорганических) тел - минералов, воды, воздуха, органических остатков.

Толщина почвы в среднем составляет 15-20 см, хотя может колебаться от нескольких см до 1,5-3 м. Плодородный слой почвы образовался на протяжении тысячелетий вследствие взаимодействия воды, воздуха, тепла, растительных и животных организмов (прежде всего микроорганизмов) с почвообразующей горной породой.

Минеральный состав почвы включает в себя кремнезем (около глинозем до 25%), оксиды железа, магния, калия, фосфора, кальция (до 10%). Поступающие в почву с растительным спадом органические вещества содержат углеводы, белки, жиры, а также конечные продукты обмена - смолы, воск, дубильные вещества. Все эти вещества в почве под действием разных факторов минерализуются, т.е. превращаются в относительно простые неорганические вещества (диоксид углерода, аммиак и др.), а частично трансформируются в более сложные соединения - перегной или гумус.

Плодородие, важнейшее свойство почвы - способность обеспечи­вать растения в период их жизнедеятельности водой, питательными веществами и воздухом. Развитию этих свойств способствуют живые организмы (растения, животные и микробы), связанные с почвой и составляющие вместе с ней сложные экологические системы - биогеоценозы.

Почва состоит из множества биогеоценозов - ландшафтов, основными взаимосвязанными компонентами которых являются горные породы, растения, животные и микроорганизмы.

Следует отметить уникальную особенность почв - способность к самоочищению. Это процесс естественного разрушения загрязнителя в почве в результате природных физических, химических и биологических процессов. При этом загрязнитель разлагается до форм, усваиваемых живыми организмами и вовлекаемых далее в биотический круговорот веществ. Оно основано на поглощении и разложении загрязнителей - микроорганизмами и зависит от их количества и физиологической активности. Иногда загрязнители в начале адсорбируются неорганическими веществами - компонентами почв, а затем разлагаются организмами. Длительность процесса самоочищения резко меняется в зависимости от географического места на севере оно идет медленно.

Способность почвы к самоочищению имеет огромное значение для проживающих в ней организмов и связанных с ними других компо­нентов биосферы.

Итак, почва - экологическая система, оказывающая, наряду с Мировым океаном, решающее влияние на всю биосферу. Она активно участвует в круговороте веществ и переносе энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы Земли и выполняет другие функции планетарного масштаба.

Лес. Самыми распространенными и наиболее ценными среди всех типов наземных экосистем являются лесные. Запасы растительной массы в лесных экосистемах составляют 82% фитомассы планеты, т.е. более 1500 млрд. т. Общая лесная площадь составляет 30% площади суши. Доля северных хвойных лесов (в основном это Россия, Канада и США) составляет 14-15%, тропических – 55-60%. Наибольшие лесные площади и ресурсы древесины на душу населения в Канаде, России, Финляндии.

Расположение лесов следующее: сразу от тундры к югу начинаются обширные вечнозеленые хвойные леса, в более южных районах рас­полагаются лиственные (листопадные), далее следуют вечнозеленые, а также сбрасывающие листву (на период засух) тропические леса.

В лесах произрастает более 1 тыс. видов деревьев, кустарников и лиан, под пологом которых находятся многолетние и однолетние травянистые растения, мхи, лишайники, плауны, хвощи, папоротники, грибы. Ежегодно в процессе фотосинтеза леса производят огромное количество (100 млрд. т. органической массы) продуктов - кислот, смол, витаминов, фитонцидов и т.д.

Неоценима роль леса в возобновлении кислорода атмосферы. 60% биологически активного кислорода вырабатывается лесными экосистемами, остальные 40% обеспечивает растительность морей, океанов и культурных агроэкосистем. Лес очищает воздух от пыли, осаждая ее на поверхности листьев и переводя с потоками воды в почву.

Лесные экосистемы регулируют интенсивность снеготаяния и уровень воды в реках, стабилизируют состав атмосферы, значительно снижают скорость ветра, сохраняют под пологом леса фауну и микроорганизмы. Многие растения выделяют фитонциды, которые подавляют развитие болезнетворных организмов и оздоровляют окружающую среду. Лес поглощает шумы, а пребывание в нем успокаивает нервную систему, содействуя восстановлению работоспособности и хорошего настроения. Леса - места активного отдыха и туризма, который повсеместно получает все большее распространение.

Другой вид биогеоценозов - пустыни - возникают в тех районах, где за год выпадает менее 250 мм осадков или в областях с весьма жарким климатом и нерегулярными осадками. Существует мнение, что все пустыни мира (6,7% поверхности суши) возникли в результате прямого или косвенного воздействия человечества на природу.

Тундры - биогеоценозы, которые занимают положение между лесами и Ледовитым океаном. Они сложились в условиях холодного влажного климата и наличия в почве многолетней мерзлоты. Это своеобразные арктические пустыни, в которых обитают специфические растения и хорошо приспособленные к местным условиям животные. Для них характерен очень высокий темп продуктивности в тече­ние короткого лета. В то же время экосистемы тундр очень уязвимы. Их хрупкость обусловлена короткими пищевыми цепями (например, лишайники и травы - олень - волк).

Травянистые ландшафты - степные биогеоценозы, которые формируются в областях, где среднее годовое количество осадков лежит в пределах от 250 до 750 мм, т.е. выше, чем в пустынях, и ниже, чем в лесах. Животные и растения, слагающие степные биогеоценозы, суще­ственно различаются по разным климатическим зонам.

Дата добавления: 2015-06-27