Основы экологии

Невероятное генетическое разнообразие на нашей планете позволяет видам непрерывно изменяться. Каждый ныне существующий вид представляет собой накопленную генетическую информацию, которая позволяет ему приспособиться к определенным изменениям окружающей среды. Биоразнообразие - это «страховая политика» природы против катастроф. Сохранение генофонда планеты, а значит и биоразнообразия, одна из важнейших задач человечества.

28. Сохранение естественных экосистем

Научные исследования показывают, что определяющую роль в поддержании приемлемых для жизни человека условий окружающей среды играют естественные природные системы - леса, болота, экосистемы океана (Горшков и др., 1999). Так, например, известно, что общее количество осадков, выпадающих на суше, примерно в три раза превышает количество атмосферной влаги, приносимой на сушу с океана.

Отметим также роль лесов в предотвращении широкомасштабных наводнений - почвенный покров леса впитывает излишнюю влагу как губка, защищая прилегающие территории от разрушительных водных потоков. Далеко не случайно самые разрушительные наводнения в нашей стране происходят в зонах интенсивного земледелия (например, в Ставропольском крае), где леса практически полностью уничтожены. Хорошо известна роль лесов в предотвращении локальных экстремальных температурных явлений.

Разрушение структуры экосистемы вследствие деятельности человека сопровождается стиранием функциональных границ между экосистемами. Это ведет к нарушению закона системного сепаратизма. Мир разделен на системные разности, и они стремятся к самостоятельности - сепаратизму. Закон системного сепаратизма утверждает, что разнокачественные составляющие всегда структурно относительно независимы. Сепаратизм очень ограничен - все системы тесно взаимосвязаны, имеют общую судьбу в пределах надсистемы, но все же относительно самостоятельны!

29. Заповедники и их виды

Механизмы поддержания экологического равновесия в экосистемах очень сложны и разнообразны. Насекомоопыляемые растения нуждаются в опылителях, хищные птицы и крупные млекопитающие в более мелких млекопитающих. Поэтому необходим надежный способ охраны популяций - охрана их как частей целых экосистем, в которых поддерживается экологическое равновесие. Для этого создают особо охраняемые территории (ООТ) разных типов.

Заповедники.

Это главный тип ООТ, он наиболее надежно обеспечивает охрану видов. В мире сегодня свыше двух тысяч заповедников, в России - 70. Размеры заповедников сильно различаются. На Севере расположены гигантские (около 1,5 млн. га) Таймырский и Усть-Ленский заповедники, а лесостепной заповедник <Галичья Гора>, расположенный в долине Дона, занимает всего 231 га.

В заповедниках решают три главные задачи.

1. Они должны обеспечить охрану флоры, фауны и экосистем. У каждого заповедника есть свои особенности. Так, в Астраханском государственном заповеднике охраняют водоплавающих птиц и лотос, в Воронежском - бобра, в Хоперском - выхухоль, в расположенном на территории Башкортостана небольшом заповеднике Шульган-Таш - башкирскую бортевую пчелу, в Ильменском государственном заповеднике - минералы. Одновременно охраняют природные экосистемы заповедника в целом.

2. Заповедники - это научные учреждения, где работают биологи и экологи разного профиля, детально исследующие состояние экосистем и составляющих их популяций, помогают поддерживать стабильность популяций и экосистем и за пределами заповедников.

3. Заповедники служат задачам восстановления плотности популяций редких и исчезающих видов растений и животных. Так в Воронежском заповеднике размножали бобра, в Хоперском - выхухоль, а после вывозили в другие регионы.

Самые главные заповедники - биосферные. Биосферные заповедники равномерно распределены по земному шару и каждый представляет какой-то природный ландшафт. Они созданы там, где природа не утратила своих первозданных черт. Биосферные заповедники-эталоны природы, исследования в них проводят по единой международной программе, составленной в ЮНЕСКО. Это дает возможность сравнивать результаты, полученные учеными в разных странах. В мире около 300 биосферных заповедников, в нашей стране их - 11 (Кавказский, Приокско-Террасный, Сихотэ-Алинский, Центрально-Черноземный и др.).

Заповедники создают и на антропогенных территориях. Однако не всегда экосистемы приходят в ненарушенное состояние, так как популяции некоторых видов растений и животных не восстанавливаются. Использование природы в заповедниках либо полностью прекращается, либо проводится, но не с целью извлечения из этих земель прибыли, а для их охраны. Некоторые типы экосистем не могут существовать при полном заповедовании. Например, луга, если их не использовать, зарастут лесом, а вместе с луговыми растениями могут исчезнуть многие виды насекомых и птиц.

Регламентированное (т.е. по рекомендациям, разработанным экологами) использование нужно не для всех экосистем. Леса и болота для сохранения требуют полного заповедования.

Национальные парки.

Задачи этих охраняемых территорий иные. В заповедниках главное - сохранение разнообразия видов и всей экосистемы, а в национальных парках - создание условий для организованного отдыха людей на лоне хорошо сохранившейся природы.

В парках могут быть зоны с полной изоляцией от посещений (т.е. по существу заповедники) и зоны, где разрешены посещения туристов. В посещаемой части парка прокладывают специальные тропы и дороги для передвижения туристов, выделяют места для их стоянок. В парках строят гостиницы, легкие дома для летних ночлегов (приюты), создают игровые площадки и т.п. При правильной организации туристы, получая пользу от общения с природой и укрепляя здоровье, не наносят экосистеме вреда. Ходить не по дорожкам, тем более разжигать костры в национальных парках запрещается. Однако (опять-таки в допустимых пределах и по лицензии) может быть разрешен сбор грибов, ягод, ловля рыбы, охота. В России 22 национальных парка.

Памятники природы.

Памятники природы - это настоящие выставочные залы, небольшие заповедники. Яркий их пример - красноярские «Столбы». Если площадь заповедников обычно составляет тысячи или хотя бы десятки квадратных километров, то памятники природы имеют площадь в несколько гектаров. Памятники могут быть республиканского, областного или местного значения. В их сохранении большую роль играют общественные организации и, конечно, школьные <зеленые патрули>. В России около 9 тысяч памятников природы.

Заказники.

Заказники организуют на какой-то определенный срок для восстановления численности промысловых зверей, птиц или популяций лекарственных растений. Восстанавливаемые виды использовать запрещается, хотя на территории заказника возможна хозяйственная деятельность с использованием всех прочих видов растений или животных (охота, рыбная ловля, заготовка лекарственного сырья, сбор грибов и ягод и т.д.).

В заказниках охотничье-промысловых животных создают условия для нормального воспроизведения популяций крупных животных, таких как лоси, или осторожных птиц, таких как тетерев или глухарь. Так, в Бирском государственном заказнике в Башкортостане (площадью свыше 18 тыс. га) водятся лоси, зайцы-беляки, куницы, тетерева, в Архангельском государственном заказнике той же республики (1,8 тыс. га занятых в основном прудом) охраняют охотничье-промысловых водоплавающих птиц.

Заказники по охране лекарственных трав обычно имеют площадь в несколько десятков гектаров. В том же Башкортостане есть заказники по охране ландыша майского, горицвета весеннего, мыльнянки, валерианы лекарственной и других видов.

Особый вид заказника - лесосады. Их создают в пойменных лесах: вырубают деревья и кустарники, не имеющие ресурсного значения, и на их месте сами разрастаются ценные виды (боярышник, калина, черемуха или шиповник).

На первый взгляд, приведенные сведения говорят о том, что в России много особо охраняемых территорий. Однако их общая площадь не превышает 1% территории страны, что несопоставимо с мировыми стандартами, которые рекомендуют обеспечить разными формами охраны до 1/3 территории. Большинство небольших заповедников площадью в несколько десятков тысяч гектаров недостаточно защищены от окружающей территории, которые интенсивно используются в сельском и лесном хозяйстве. Предстоит увеличить и площадь самих заповедников и ширину буферных зон, которые защищают их от интенсивно используемых земель.

В настоящее время учеными России подготовлены материалы для организации по крайней мере еще двухсот заповедников и национальных парков и тысяч памятников природы и заказников. Площадь ООТ России предстоит в ближайшие десятилетия увеличить в 10-20 раз.

30. Первичная сукцессия

Сукцессия (от лат. succesio - преемственность, наследование) - последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества, биогеоценоза и т.д.) другим на определённом участке среды. Выделяют первичную и вторичную сукцессии. Первичная происходит при заселении живыми организмами ранее безжизненных территорий, вторичная начинается при повреждении сообщества или изменении условий среды. Часто вторичные сукцессии могут быть автогенными, когда сообщество само создаёт условия, в которых не может существовать, и сменяется на другое.

Изменяющиеся во времени сообщества образуют сукцессионный ряд (серию) где каждое предыдущее звено (серийное сообщество) формирует условия для развития последующего. Если при этом не происходит вызывающих новую сукцессию событий, то ряд завершается относительно устойчивым климаксным сообществом, находящимся в равновесии с данными факторами среды.

Первичные сукцессии начинаются на лишенных жизни местах - на скалах, песчаных дюнах, наносах рек, застывших лавовых потоках и т.п. При заселении подобных участков такие неприхотливые к условиям среды живые организмы, как бактерии, циано-бактерии, некоторые водоросли, накипные лишайники, необратимо изменяют свое местообитание и постоянно сменяют друг друга. Основная роль в этом процессе принадлежит накоплению отмерших растительных остатков или продуктов их разложения. Многие нитчатые цианобактерии поглощают из воздуха азот и обогащают им среду, еще малопригодную для жизни. Лишайники играют существенную роль в почвообразовательном процессе, так как, выделяя органические кислоты, они растворяют и разрушают горные породы, на которых поселяются, а за счет разложения их слоевищ происходит формирование почвенного гумуса. Бактерии путем расщепления органических веществ гумуса способствуют накоплению элементов минерального питания. Постепенно формируется почва, изменяется гидрологический режим участка, его микроклимат. Таким образом, лишайники и другие прокариоты и эукариоты создают условия для других, более совершенных организмов, в том числе высших растений и животных. Такая смена экосистемы длится тысячи лет.

31. Вторичная сукцессия

Сукцессия (от лат. succesio - преемственность, наследование) - последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества, биогеоценоза и т.д.) другим на определённом участке среды. Выделяют первичную и вторичную сукцессии. Первичная происходит при заселении живыми организмами ранее безжизненных территорий, вторичная начинается при повреждении сообщества или изменении условий среды. Часто вторичные сукцессии могут быть автогенными, когда сообщество само создаёт условия, в которых не может существовать, и сменяется на другое.

Изменяющиеся во времени сообщества образуют сукцессионный ряд (серию) где каждое предыдущее звено (серийное сообщество) формирует условия для развития последующего. Если при этом не происходит вызывающих новую сукцессию событий, то ряд завершается относительно устойчивым климаксным сообществом, находящимся в равновесии с данными факторами среды.

Вторичные сукцессии развиваются на месте сформировавшихся экосистем после их нарушения в результате эрозии, вулканических извержений, пожаров, засухи и т.п. В таких местах обычно сохраняются богатые жизненные ресурсы, что влечет за собой довольно быструю сукцессию восстановительного типа. Иногда подобные смены протекают на глазах одного поколения людей (зарастание водоемов, восстановление лугов после пожара или лесов после их вырубки и др.).

Динамичность биогеоценозов особенно четко проявляется при изменении на данной территории климата и почвенно-грунтовых условий (заболачивание, засоление) в результате хозяйственной деятельности человека (вырубки лесов, орошения земель в засушливых районах, осушения болот, внесения удобрений на луга, распашки, усиленного выпаса скота и т.д.). Все это нарушает сложившийся видовой состав биоценозов и приводит к его глубокой перестройке, к смене одного биогеоценоза другим. Ведущее значение в процессе смены наземных биогеоценозов принадлежит растениям, но их деятельность неотделима от деятельности остальных компонентов системы, и биогеоценоз всегда живет и изменяется как единое целое. Например, после вырубки леса или лесного пожара в бессточных или слабосточных понижениях, где грунтовые воды лежат не глубоко, начинаются процессы заболачивания. В результате переувлажнения почвы ухудшается ее аэрация и угнетается деятельность почвенных микроорганизмов, в том числе бактерий гниения. Процессы окисления при этом затухают, что приводит к накоплению органических остатков. В связи с изменением экологических условий поселяются влаголюбивые виды растений.

Первый признак заболачивания - появление в напочвенном покрове мха кукушкина льна. Образуя плотный ковер, мох удерживает большое количество влаги, создает особый водный и температурный режим почвы, затрудняет газообмен между почвой и атмосферой, задерживает минерализацию органических веществ. В результате создаются благоприятные условия для поселения сфагнового мха, что влечет за собой торфонакопление и в конечном итоге образование верхового (сфагнового) болота.

32. Факторы глобального кризиса

Современный экологический кризис - результат нарушения системного равновесия между человеческим обществом и Природой. Отметим его характерные признаки:

· «Парниковый эффект» - процесс нарушения теплового баланса в биосфере (за век средняя температура возросла на 0,9оС; уровень Мирового океана повысился на 15 см; ледники в горах уменьшились на 50-70%, а средняя толщина льда в Северном ледовитом океане - на 1,2 м; тают ледники Антарктиды).

· Разрушение озонового слоя Земли (максимальное снижение концентрации озона над Антарктидой- в 3 раза).

· Активизация планетарных геологических сил (число естественных катастроф в мире возросло от 17 в год в 80-х до 30 - в 90-х годах; с 1960 по 2000 г. количество землетрясений в США возросло более чем в 10 раз; ущерб от климатических катастроф возрос за 30 лет более, чем в 3 раза и составил примерно 100 млрд.$ в год).

· Изменение ландшафтов (на планете осталось только около 28% площади, не затронутой хозяйственной деятельностью; за 40 лет Африка потеряла 23% леса, а Латинская Америка - 38%; опустынивание, обезвоживание рек и морей; отравление и эррозия почвы).

· Загрязнение Мирового океана (ежегодно попадает 12 - 15 млн. т нефти в год, что приводит к суммарному загрязнению 150 млн. км2 из общей площади океана 361 млн. км2).

· Ускоряющееся исчезновение видов животных и растений (с 1970 по 2002 г. число видов живых организмов Мирового океана уменьшилось на 1/3, а в пресных водоёмах - на 55%; под угрозой уничтожения находится более 3/4 всех видов птиц и 1/4 млекопитающих).

Таким образом, в биосфере происходят существенные изменения стационарного состояния, нарушаются экосистемные связи. Анализ причин кризиса показывает, что они носят закономерный характер и не устранимы. Выделим 3 группы причин кризиса: научно-технические, биолого-психологические и социально-политические.

33. Сокращение озонового слоя

Общее количество озона в атмосфере не велико, тем не менее озон - один из наиболее важных ее компонентов. Благодаря ему смертоносная ультрафиолетовая солнечная радиация в слое между 15 и 40 км над земной поверхностью ослабляется примерно в 6500 раз. Озон образуется в основном в стратосфере под действием коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца. В зависимости от времени года и удаленности от экватора содержание озона в верхних слоях атмосферы меняется, однако значительные отклонения от средних величин концентрации озона впервые были отмечены лишь в начале 80-х годов прошлого века. Тогда над южным полюсом планеты резко увеличилась озоновая дыра - область с пониженным содержанием озона.

Уменьшение «толщины» озонового слоя приводит к изменению (увеличению) количества ультрафиолетового излучения Солнца, достигающего поверхности Земли, нарушению теплового баланса планеты. Изменение интенсивности солнечного излучения заметно влияет на биологические процессы, что в конце концов может привести к критическим ситуациям. с увеличением доли ультрафиолетовой составляющей в излучении, доходящем до поверхности планеты, связывают рост числа раковых заболеваний кожи у людей и животных. У человека это три вида быстротекущих раковых заболеваний: меланома и две карценомы.

Установлено, что увеличение дозы ультрафиолетового излучения на 1% приводит к увеличению раковых заболеваний на 2%. Однако у жителей высокогорных районов, где интенсивность излучения в несколько раз выше, чем на уровне моря, рак крови встречается реже, чем у жителей низменностей. Это противоречие пока объясняют тем, что не столько увеличился уровень облучения, сколько изменился образ жизни людей, которые стали значительно больше времени проводить на солнце. В то же время жесткое ультрафиолетовое излучение относится к числу ионизирующих излучений, а следовательно, является мутагенным фактором среды обитания.

Понимая остроту и сложность этой неожиданно возникшей перед человечеством глобальной экологической проблемы, участники международных переговоров в Вене в марте 1985 г. подписывают «Венскую конвенцию по охране озонового слоя», призывающую страны к проведению дополнительных исследований и обмену информацией по сокращению озонового слоя. Однако они не смогли прийти к согласию о единых международных мерах ограничения производства и выбросов ХФУ (хлорфторуглерод).

В 1987 г. на международной встрече в Монреале 98 стран заключили соглашение (Монреальский протокол) о постепенном прекращении производства ХФУ и запрещении выбросов их в атмосферу. В 1990 г. на новой встрече в Лондоне ограничения были ужесточены - около 60 стран подписали дополнительный протокол с требованием полностью прекратить производство ХФУ к 2000 г.

В связи с тем что подобные ограничения затрагивали экономические интересы стран, был организован специальный фонд для помощи развивающимся странам по выполнению требований Протокола.

34. «Парниковый эффект» в земной атмосфере

Многолетние наблюдения показывают, что в результате хозяйственной деятельности изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются в воздух миллионы тонн частиц почвы. При разработке полезных ископаемых, при производстве цемента, при внесении удобрений и трении автомобильных шин о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов промышленных производств в атмосферу попадает большое количество взвешенных частиц разнообразных газов. Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет назад. Это, безусловно, результат хозяйственной деятельности человека, а также вырубки лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ.

Еще в конце прошлого века великолепный химик и серьезный ученый Сванте Аррениус выдвинул гипотезу: поскольку углекислый газ поглощает тепловое излучение, то естественно предположить, что чем больше его в атмосфере, тем теплее становится на Земле. С повышением концентрации углекислого газа в воздухе связан парниковый эффект, который проявляется в нагреве внутренних слоев атмосферы Земли. Это происходит потому, что атмосфера пропускает основную часть излучения Солнца. Часть лучей поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается атмосфера. Другая часть лучей отражается от поверхности Планеты и это излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению средней температуры Планеты. Действие парникового эффекта анналогично действию стекла в оранжерее или парнике (от этого возникло название «парниковый эффект»).

Газы, вызывающие своей повышенной концентрацией парниковый эффект, называют парниковыми газами. В основном это углекислый газ и водяной пар, но существуют и другие газы, поглощающие энергию, исходящую от Земли. Например, хлорфтор содержащие углеводородные газы, например, фреоны или хладоны. Концентрация этих газов в атмосфере также увеличивается.

35. Кислотные осадки и их последствия

КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ, дождь, снег или дождь со снегом, имеющие повышенную кислотность. Кислотные осадки возникают главным образом из-за выбросов оксидов серы и азота в атмосферу при сжигании ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа). Растворяясь в атмосферной влаге, эти оксиды образуют слабые растворы серной и азотной кислот и выпадают в виде кислотных дождей.

Относительная кислотность раствора выражается индексом рН (кислотность определяется наличием свободных ионов водорода Н⁺; рН - это показатель концентрации ионов водорода). При рН = 1 раствор представляет собой сильную кислоту (как электролит в аккумуляторной батарее); рН = 7 означает нейтральную реакцию (чистая вода), а рН = 14 - это сильная щелочь (щелок). Поскольку рН измеряется в логарифмической шкале, водная среда с рН = 4 в десять раз более кислая, чем среда с рН = 5, и в сто раз более кислая, чем среда с рН = 6.

Обычная незагрязненная дождевая вода имеет рН = 5,65. Кислотными называются дожди с рН менее 5,65. На значительных территориях на востоке США, юго-востоке Канады и западе Европы среднегодовые значения рН атмосферных осадков колеблются от 4,0 до 4,5.

В восточных районах США кислотность атмосферных осадков приблизительно на 65% определяется присутствием серной кислоты (H₂SO₄), на 30% - азотной кислоты (HNO₃) и на 5% - соляной кислоты (HCl). Главными источниками оксидов серы (SO₂ и SO₃), обусловливающих образование серной кислоты, являются тепловые электростанции, работающие на нефти и угле, а также металлургические заводы. Оксид азота (NO) и диоксид азота (NO₂), из которых образуется азотная кислота, поступают в атмосферу примерно в равных количествах от тепловых электростанций, работающих на нефтепродуктах и угле, и с выхлопными газами автомобильных двигателей. Сравнительно небольшое количество соляной кислоты в атмосферных осадках образуется в результате аккумуляции газообразного хлора от различных природных и промышленных источников. Кислотные дожди могут также выпадать при поступлении в атмосферу серной кислоты и азотсодержащих газов (диоксида азота NO₂ и аммиака NH₃) от естественных источников (например, при извержении вулканов).

Последствия. Разные природные обстановки различным образом реагируют на повышение кислотности. Кислотные осадки могут привести к изменению химических свойств почвы и воды. Там, где вода в реках и озерах стала довольно кислой (рН менее 5), например, в горах Адирондак (шт. Нью-Йорк, США) или в южных районах Норвегии и Швеции, исчезает рыба. При нарушении трофических цепей сокращается число видов водных животных, водорослей и бактерий. В городах кислотные осадки ускоряют процессы разрушения сооружений из мрамора и бетона, памятников и скульптур.

Живой мир Земли, ее биосфера, состоит из организмов трех типов.

Продуценты, или автотрофы, - это организмы, которые производят органическое вещество за счет утилизации солнечной энергии, воды, углекислого газа и минеральных солей. К этому типу принадлежат растения, которых на Земле есть около 350 000 видов.

Консументы, или гетеротрофы - это организмы, которые получают энергию за счет питания автотрофами или другими консументами. К ним принадлежат травоядные животные, хищники и паразиты, а также хищные растения и грибы. Количество видов этой группы наибольшая - свыше 1.5 млн.

Редуценты - микроорганизмы, которые разлагают органическое вещество продуцентов и консументов до простых соединений - воды, углекислого газа и минеральных солей. Их насчитывается 75 тыс. видов.

Все это огромное количество живых существ находится в очень сложных взаимоотношениях между собой и с неживым веществом. Количество возможных связей между членами экологической системы определяется за формулой:

A=(N (N-1))/2,

где А - число связей; N - число видов в экосистеме.

Если, например, в какой то экосистеме находится 1 тыс. видов, то число связей и взаимоотношений между ними будет расчитываться таким образом:

(1000*999)/2, то есть будет составлять 500 тыс. Среди этих многочисленных связей есть очень важные, незаменимые. Вмешательство человека в процессе деятельности в биосферные взаимосвязи, о значении которых большей частью не имеет правильного представления, часто приводит к нежелательным следствиям. Например, в 30-ые года в Норвегии было решено истребить хищных птиц (полярных сов и ястребов), что уменьшали численность ценной промышленной птицы - полярной куропатки. Объявленные льготы и премии послужили причиной повсеместного отстрела охотниками хищных птиц. Сразу же после этой акции среди куропаток вспыхнула эпидемия, которая почти полностью уничтожила их популяцию. Оказалось, что совы и ястребы выполняли роль санитаров, которые поедало в первую очередь больных, ослабленных куропаток и таким образом предотвращали распространению эпидемии. Неразумное вмешательство в процесс, становление которого длилось тысячелетиями, вызвало относительно инициаторов акции «эффект грабель» (если человек, который неосмотрительно наступает на зубцы, получает удар рукояткой по лбу).

Биосферные связи складывались на протяжении продолжительного времени. В природе нет лишнего, ненужного. Поэтому ничего, кроме грусти, не навевает картина осеннего леса под Киевом, после того как там прошли грибники. Вместе с «полезными» маслятами, лисичками и опятами в киевских лесах растет много «вредных» мухоморов и поганок. Направляя по следам грибников, вы не встретите пусть одного неповрежденного мухомора - их яркие шляпки растоптаны. Это - «нормальная» реакция грибника-начинающего. Нему невдомек, что мухоморы и поганки являются необходимым звеном в экосистеме леса, их мицелий раскладывает те органические остатки, которыми не питаются другие грибы, ведь мухоморы делают свой вклад в деятельность организмов, которые поддерживают равновесомую экосистему леса. Один знакомый человек запомнил экологический урок, который дал нему старый эвен - житель колымской тайги. Как-то во время рыбалки на берегу ручья в тайге он страдал от туч комаров. «Эх, нашелся бы ученый, который бы истребил всю эту «нечисть!» - в сердцах воскликнул рыбак. Эвен, который сидел рядом, не говоря ни слова, взял - только что пойманного хариуса и разрезал ножом его толстое брюшко. Желудок рыбы был наполнен… комарами.

Система связей в биосфере чрезвычайно сложная и пока что расшифрованная лишь в общих чертах. Главнейшим звеном (или блоком) управления есть энергия - преимущественно энергия Солнца, второстепенная - энергия внутреннего тепла Земли и радиоактивного распада элементов. Безжизненной частью биосферы, ее безжизненным веществом руководят продуценты, ими - консументы, деятельность которых определяют обратные связи, которые идут от продуцентов. В результате осуществляется биотический круговорот веществ в биосфере приблизительно по такой схеме.

1. Продуценты (растения) с помощью механизма фотосинтеза вырабатывают органическое вещество, потребляя солнечную энергию, воду, углекислый газ и минеральные соли. Хемопродуценты используют энергию химических реакций, например, окисления соединений железа или серы, и тоже вырабатывают органическое вещество.

2. Консументы (травоядные животные) питаются органической массой растений. Консументы второго и третьего порядков (хищники, паразиты, хищные растения и грибы) потребляют других консументов.

3. Редуценты потребляют часть питательных веществ, раскладывают мертвые тела растений и животных к простым химическим соединениям (воды, углекислого газа и минеральных солей), замыкая таким образом кругооборот веществ в биосфере.

В целом биосфера очень похожая на единый гигантский суперорганизм, в котором автоматически поддерживается гомеостаз - динамическое постоянство физико-химических и биологических свойств внутренней среды и стойкость основных функций. С точки зрения кибернетики (теории управления), в каждом биоценозе, то есть совокупности организмов, которые населяют определенный участок суши или водоема, есть управляющая и управляемая подсистемы. Роль управляющей подсистемы выполняют консументы. Они не разрешают растениям слишком разрастаться, поедая «лишнюю» биомассу. За травоядными пристально «следят» хищники, предотвращая их чрезмерному размножению и уничтожению растительности. Управляющей подсистемой для этих хищников есть хищники второго рода и паразиты, которыми «руководят» сверхпаразиты, и т.д. Поэтому на Земле существует много видов животных. Среди них нет «лишних» ли «вредных», такие эпитеты дает им человек. Особенностью биосферных связей есть и то, что управляющая и управляемая подсистемы в ней часто меняются местами. Так, уменьшение количества растительного корма вызывает снижение численности хищников и паразитов через механизм обратной связи.

38. Эволюция биосферы

Эволюция (от лат. evolutio - «развёртывание») - естественный процесс качественной трансформации какой-либо системы во Вселенной.

История возникновения и эволюции биосферы - это, по сути, история развития органического мира на Земле. С возникновением живых существ началось изменение ими окружающей среды. Появление зеленых растений привело к уменьшению количества углекислого газа в атмосфере и обогащению ее кислородом. Это было началом формирования биосферы. Развитие биосферы шло вместе с эволюцией органического мира - расширялись ее границы, ускорялась биогенная миграция атомов, изменялся состав ее компонентов.