Биостром-ядро биосферы. Живой покров Земли, природные экологические системы

На границе атмо-, гидро- и литосферы сконцентрирована наибольшая масса живого вещества планеты, и эта земная оболочка названа биостромом (биогеосферой), или пленкой жизни. Только в ее пределах возможны жизнедеятельность и существование человека. Синонимами биогеосферы являются «эпигенема» (Р.И. Аболин), «витасфера» - сфера жизни (А.Н. Тюрюканов и В.Д. Александров), «биостром», «фитогеосфера» (Е.М. Лавренко), «фитосфера» (В.Б. Сочава), «биогеоценотический покров» (В.Н. Сукачев) и другие близкие по содержанию термины.

В структурном отношении биостром слагается из фитострома, зоострома и микробиострома. Зоостром в создании органического вещества не участвует. Роль микробиострома в этом процессе невелика и осуществляется с помощью некоторых, в основном водных, фотосинтезирующих бактерий, хемосинтезирующих бактерий (растущих за счет химического окисления неорганического вещества) и сероводородоокисляющих бактерий (обитают в гидротермальных источниках или вблизи их на разных глубинах Океана, включая абиссаль). Основным продуцентом, создателем первичного органического вещества, был и остается фитостром. Он создает его в процессе фотосинтеза в дневные часы, закрепляя в себе в форме потенциальной энергии пищи часть энергии солнечного света.

В.И. Вернадский выделил две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки и сгущения жизни. Жизненные пленки, занимающие огромные пространства, приурочены к границам раздела фаз. В частности, отличительной особенностью океанического биострома является наличие в нем двух пленок жизни: водно-поверхностной (эвфотической или планктонной) и донной. Планктонная пленка приурочена к эвфотической зоне Мирового океана, границе соприкосновения атмосферы и гидросферы, где с помощью фтосинтеза фитопланктон создает органическое вещество – пищу для подавляющей части организмов на всех глубинах океана. Донная пленка жизни занимает дно (бенталь) океана (заселен бентосом), находится на разделе жидкой и твердой фаз вещества. Водно-поверхностный и донный слои биострома вблизи берегов, на мелководье, смыкаются, образуя здесь единый океанический биостром, отличающийся в равной мере богатым и разнообразным планктоном и бентосом.

На суше существуют две пленки жизни – наземная и почвенная. Наземная пленка (наземный биостром) находится на поверхности почвы и полностью включает растительный покров (фитостром) и животное население суши (зоостром и микробиостром). Почвенная пленка приурочена к тонкому поверхностному слою литосферы, преобразованному почвообразующими процессами. С позиций анализа структурных частей ГО почва представляет верхний преобразованный биостромом слой современной коры выветривания. Она – вместилище подземной части биострома, место сосредоточения корневых систем и среда обитания богатой и разнообразной фауны – от крота и слепыша, до множества беспозвоночных и микроорганизмов. На суше пленки жизни имеют непосредственный контакт, и резкой границы между ними не существует.

Живое вещество в биосфере распределено неравномерно не только по вертикали, но и по площади, образуя сгущения жизни. На суше такими сгущениями жизни являются леса, болота, поймы рек и озера; в океане выделяют следующие типы сгущения жизни: прибрежное (возникает там, где перекрываются планктонная и донная пленки жизни – побережье, шельф и эстуарии рек); саргассовое (приурочено к участкам океана, занятым бурой водорослью саргассум); рифтовое (массовое мелководное поселение коралловых полипов и других морских организмов с твердым известняковым скелетом – Большой Барьерный риф в Тихом океане); апвеллинговое (образовано там, где ветры отгоняют теплую поверхностную воду от берегового склона в субтропических и тропических широтах, в результате чего на поверхность поднимается холодная глубинная вода, богатая биогенными элементами; чаще всего наблюдается у западных берегов континентов); абиссальное рифтовое (оазисы небольших размеров в глубоководных желобах и вне их, населенные рифтиями, полихетами, двухстворчатыми моллюсками, слепыми крабами и рыбами при полном отсутствии растений – открыто к северо-востоку от Галапагосских островов, на глубине 2450 м).

Основной природоохранный объект — природный ландшафт. По определению В.И.Вернадского, он представляет собой совокупность взаимодействия четырех геосфер: атмосферы (воздуха), гидросферы (воды), литосферы (земли) и биосферы (животного и растительного мира). Такая формация носит название природной экологической системы.

В природных экосистемах наблюдается явление биогеоценоза.

Под биогеоценозом понимают совокупность однородных природных явлений во всех сферах, составляющих природную экологическую систему.

Пример. Начало весны характеризуется повышением температуры (атмосфера), вскрытием рек ото льда (гидросфера), прилетом птиц и появлением первой растительности (биосфера).

Все явления биогеоценоза имеют особую специфику взаимодействия и внутреннего диалектического единства. Они подчиняются определенным закономерностям своего развития.

Существует закон физико-химического единства живого вещества, сформулированный В. И. Вернадским: «Все живое вещество Земли физико-химически едино». Это означает, что вещества или явления, вредные для одной части природы, не могут быть безразличными для другой ее части.

В экосистеме, как и в любом другом природном образовании, все входящие в него экологические компоненты функционально соответствуют друг другу. Выпадение одной части системы неминуемо ведет к исключению всех других связанных с нею частей и к функциональному изменению внутреннего динамического равновесия. Этот закон носит название закона экологической корреляции.

Действие закона объясняет явление скачкообразности в изменении экологической устойчивости. При достижении порога изменения функциональной целостности происходит срыв (часто неожиданный) и экосистема теряет свойства надежности. Например, многократное увеличение концентрации загрязняющего вещества может не приводить к тяжелым последствиям, но затем ничтожная его добавка приведет к катастрофе.

Природная экологическая система относится к классу сложных систем. Ее особенность определяется рядом факторов:

• невозможностью строгого математического описания;

• наличием многих звеньев структурного состава;

• существованием значительного количества связей между отдельными структурными звеньями.

Изучение многих явлений в природных экосистемах позволило сформулировать основные законы ее существования:

1) в природе реализуется замкнутый кругооборот веществ. Процессы производства и разложения, которые в ней протекают, сбалансированы, т.е. отходы одних организмов служат средой обитания для других организмов;

2) в природных экологических системах около 90 % энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот.

Одним из основных свойств природной экосистемы является ее надежность. Она складывается из таких понятий, как устойчивость, равновесие, живучесть и безопасность.

Устойчивость — это свойство, которое характеризует способность системы:

• выдерживать изменения, которые создаются внешними техногенными воздействиями;

• оказывать сопротивление антропогенным воздействиям;

• восстанавливаться после техногенного воздействия.

Равновесие — свойство экосистемы сохранять устойчивость в пределах определенных границ при антропогенных изменениях.

Живучесть — свойство, характеризующее защитные силы экосистемы и проявляющееся в способности биогеоценозов к самовосстановлению.

Безопасность — свойство, определяющее риск потерь устойчивости, равновесия и живучести экосистемы.

Именно эти свойства нужно учитывать при определении количественных показателей техногенного воздействия на природу.

Дата добавления: 2015-04-23