Экология и ее виды

 

* только в живом  веществе происходят качественные  изменения организмов в ходе  геологического времени. Процесс  и механизмы этих изменений  впервые нашли объяснение в  теории происхождения видов путем  естественного отбора Ч. Дарвина  (1859 г.);

 

* живые организмы  изменяются в зависимости от  изменения окружающей среды, адаптируются  к ней и, согласно теории  Дарвина, именно постепенное накопление  таких изменений служит источником  эволюции. В. И. Вернадский высказывает  предположение, что живое вещество, возможно. “Имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне зависимости от изменения среды.”. Для подтверждения своей мысли он ссылается на непрерывный рост центральной нервной системы животных и ее значение в биосфере, а также на особую организованность можно выразить так, что ни одна из точек биосферы, в какой когда-нибудь была раньше.

 

Совокупная деятельность живых организмов в биосфере проявляется  как геохимический фактор планетарного масштаба.

 

Биосфера по вертикали  разделяется на две четко обособленные области: верхнюю, освещенную светом, - фотобиосферу (в которой происходит фотосинтез), и нижнюю, «темную», - меланобиосферу (в которой фотосинтез невозможен). На суше граница между ними проходит по поверхности Земли. вернадский биосфера

 

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25км), верхнюю  часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных  слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования  жизни». На развитие жизни, а, следовательно, и границы биосферы оказывают влияние многие факторы и прежде всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе.

 

Ограничивают область  распространения жизни и слишком  высокие или низкие температуры. Элементы минерального питания также  влияют на развитие жизни. К ограничивающему  фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышение концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л.

 

В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются геологическими, географическими, биологическими, физическими  и другими условиями. Нижний предел распространения живого ограничивается дном океана (глубина около 11 км) или изотермой в 100C0 в литосфере (по данн. Вернадского и других исследователей, внесших большой вклад в изучение биосферы планеты, предлагается различать три основные ее формы:

 

· формы биологической  систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и др., принятые в  ботанике и зоологии;

 

· биогеографические  формы - территории, характеризующие  географическое распространение и  распределение растений и животных, специфику флоры и фауны. Это  биогеографические зоны, области  и т.д. Отдельно выделяются ботанико-географические и зоогеографические территории, дающие представление о составе  и характере флоры и фауны;

 

· экологические формы, известные под названием экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. Напомним, что биотоп - это участок с однородными экологическими условиями, занятый определенными биоценозами, экотоп - это место обитания сообщества. В отличие от биотопа, понятие «экотоп» включает внешние по отношению к сообществу факторы среды. Это совокупность абиотических условий неоргым сверхглубокого бурения на Кольском полуострове эта цифра составляет около 6 км). Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км. Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км, сухопутной до 12 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше наибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22-24 км. Следовательно, предел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33-35км, хотя теоретически он может быть более широким.

 

На основе работ  В. океанической среды данного участка, представляющего собой местообитание  конкретного сообщества. Экологические  формы определяют специфику изучения биосферы в экологических аспектах.

 

Вещественный состав биосферы также разнообразен. В. И. Вернадский включает в него семь глубоко разнородных, но геологически не случайных частей:

 

А) живое вещество;

 

Б) биогенное вещество - рождаемое и перерабатываемое живыми организмами (горючие ископаемые, известняки и т. д.);

 

В) косное вещество, образуемое без участия живых организмов (твердое, жидкое и газообразное);

 

Г) биокосное вещество - косное вещество, преобразованное живыми организмами (вода, почва, кора выветривания, илы);

 

Д) вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового  ряда);

 

Ж) рассеянные атомы  земного вещества и космических  излучений;

 

З) вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.

 

В строении и морфологии биосферы исключительно важное значение для развития живого вещества имеют следующие ее элементы (сверху вниз):

 

1. слой живого вещества, так называемая «пленка жизни»;

 

2. педосфера, или почвенный покров;

 

3. ландшафтно-экологические  системы - функциональные системы,включающие живые организмы и среду их обитания;

 

4. кора выветривания, т. е. зона разрушения и преобразования  горных пород, их минерально-геохимических  изменений в верхней части  земной коры под воздействием  различных факторов;

 

5. древняя биосфера (палеобиосфера) - комплекс горных пород, рельефа и других ландшафтных компонентов, залегающих ниже современной биосферы и погребенных под ее новейшими образованиями. Это горные породы, рудные и нерудные минералы, химические элементы, широко используемые в промышленности;

 

6. многочисленные минералы  верхней части земной коры  и биосферы: глины, известняки, бокситы  и т. д.;

 

7. природные воды  осадочной оболочки;

 

8. миллионы органических  и органоминеральных соединений: уголь, графит, гумусовые вещества, нефть, природные газы;

 

9. минеральные ресурсы  биосферы и земной коры, распространенные  в форме свободных элементов:  меди, серебра, золота, висмута, платины  и т. д. Все они - главный  источник сырья для металлургии,  химической промышленности и  многих других отраслей. Их добыча  и использование в экономике  растут год от года.

 

Из сказанного вытекает, что биосфера является результатом  сложнейшего механизма геологического и биологического развития косного  и биогенного вещества. С одной  стороны, это среда жизни, а с  другой - результат жизнедеятельности. Главная специфика современной  биосферы - это четко направленные потоки энергии и биогенный (связанный  с деятельностью живых существ) круговорот веществ.

 

Разрабатывая учение о биосфере, В.И. Вернадский пришел к  выводу, что главным трансформатором  космической энергии является зеленое  вещество растений. Только они способны поглощать энергию солнечного излучения  и синтезировать первичные органические соединения. Для объяснения большой  суммарной энергии биосферы ученый произвел расчеты, которые действительно  показали огромное значение фотосинтезирующих  растений в создании общей органической массы. Ученый подсчитал, что поверхность  Земли составляет меньше одной десятитысячной поверхности Солнца. Общая же площадь  трансформационного аппарата зеленых  растений в зависимости от времени  года составляет уже от 0,86 до 4,2% площади  поверхности Солнца. Разница колоссальная. Этот зеленый энергетический потенциал  и лежит в основе сохранения и  поддержания всего живого на нашей  планете.

 

Результаты своих  исследований В.И. Вернадский изложил  в своих многочисленных статьях, в книге «Биосфера», которая впервые  была опубликована в 1926 г.; а потом  несколько раз переиздавалась, и  в фундаментальном труде «Химический  состав биосферы Земли и ее окружения», который был впервые опубликован  уже после кончины ее автора, в 1965 г. В связи с возросшим вниманием  к задачам охраны природы в  российской и зарубежной печати появились многочисленные статьи брошюры и книги, посвященные учению В.И. Вернадского о биосфере, его подробному изложению, его комментированию и, к сожалению, только отчасти, развитию. Очень важно подчеркнуть, что сначала В. И. Вернадский рассматривал человеческую деятельность как процесс, наложенный на биосферу, чуждый ей по своему существу. Можно предполагать, что к такой мысли его подталкивал техногенный характер этой человеческой деятельности, во многом нарушавший естественный ход природных процессов, им противоречащий.

 

Последнее десятилетие  своей жизни В.И. Вернадский стал приходить к неизбежному выводу об эволюции биосферы Земли, о количественном и качественном изменении ее главной  составной части - живого вещества, об этапах развития биосферы. Такой  ход мыслей привел его к выводу, что появление человека и влияние  его деятельности на окружающую природную  среду представляют собой не случайность, не «наложенный» - на естественный ход  событий процесс, но определенный закономерный этап эволюции биосферы. Этот этап должен привести к тому, что под влиянием научной мысли и коллективного  труда объединенного человечества, направленных на удовлетворение всех его материальных и духовных потребностей биосфера Земли должна перейти в  новое состояние.

 

Каждый живой организм в биосфере - природный объект - есть живое природное тело. Живое вещество биосферы есть совокупность живых организмов, в ней живущих.

 

«Живое вещество», так определенное, представляет понятие, вполне точное и всецелое охватывающее объекты изучения биологии и биогеохимии. Оно простое, ясное и никаких  недоразумений вызвать не может. Мы изучаем в науке только живой  организм и его совокупность. Научно они идентичны понятию жизни.

 

Человек как всякое живое природное (или естественное) тело неразрывно связан с определенной геологической оболочкой нашей  планеты - биосферы, резко отличной от других ее оболочек, строение которой  определяется ее своеобразной организованностью  и которая занимает в ней как  обособленное часть целого закономерно  выражаемое место.

 

Живое вещество, также  как и биосфера, обладает своей  особой организованностью и может  быть рассматриваема как закономерно  выражаемая функция биосферы.

 

В.И. Вернадский так  же, как и Ламарк 140 лет назад  попытался дать главные исчерпывающие  признаки каждого царства живого. И чем больше он вникал в проблему, тем более ясно становилось, что  вырисовывается новый разрез мира. В.И. Вернадский составил таблицу из 16-ти пунктов, где рассмотрел несходство живого и неживого в физическом, химическом и термодинамическом  смысле.

 

Анализ таблицы  показывал, что в природе нет  никаких переходов от неживого к живому: они настолько противоречивы, что живое ни при каких условиях не может происходить от неживого. Организм и косную материю разделяет непроходимая стена. Принцип итальянского естествоиспытателя и врача Франческо Реди, гласящий, что живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом проходит резкая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие, - получил свое подтверждение . 1”Несмотря на некоторые противоречия, учение Вернадского о биосфере представляет собой новый крупный шаг в понимании не только живой природы, но и ее неразрывной связи с исторической деятельностью человечества.”

 

Структура и функции  биосферы

 

Атмосфера.

 

Это воздушная оболочка, состоящая в основном из азота  и кислорода; нет атмосферы. Исторически  развитие атмосферы связано с  геохимическими процессами, а также  достигает мощности до 20000 км. В меньших  концентрациях она содержит углекислый газ и озон. Состояние атмосферы  оказывает большое влияние на физические, химические и особенно биологические процессы на земной поверхности  и в водной среде. Наибольшее значение для биологических процессов  имеют кислород атмосферы, используемый для дыхания организмов и минерализации  омертвевшего органического вещества, углекислый газ, расходуемый при  фотосинтезе, а также озон, экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового  излучения. Вне атмосферы существование  живых организмов невозможно. Это  видно на примере лишенной жизни  Луны, у которой нет атмосферы. Исторически развитие атмосферы  связано с геохимическими процессами, а также жизнедеятельностью организмов. Так, азот, углекислый газ, пары воды образовались в процессе эволюции планеты благодаря (в значительной мере) вулканической активности, а кислород - в результате фотосинтеза.

 

Гидросфера.

 

Вода является важной составной частью всех компонентов  биосферы и одним из необходимых  факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) заключена в  Мировом океане, который занимает примерно 70% поверхности Земного  шара. Общая масса океанических вод  составляет свыше 1300 млн. км3. Около 24 млн. км3 воды содержится в ледниках, причем 90% этого объема приходится на ледяной  покров Антарктиды. Столько же воды содержится под землей. Поверхностные  воды озер составляют приблизительно 0,18 млн. км3 (из них половина соленые), а рек - 0,002 млн. км3.

 

Количество воды в  телах живых организмов составляет примерно 0,001 млн. км3. Из газов, растворенных в воде, наибольшее значение имеют  кислород и углекислый газ. Количество кислорода в океанических водах  изменяется в широких пределах в  зависимости от температуры и  присутствия живых организмов. Концентрация углекислого газа также варьирует. А общее количество его в океане в 60 раз превышает его содержание в атмосфере.

 

Литосфера.

 

Основная масса  организмов, обитающих в пределах литосферы, сосредоточена в почвенном  слое, глубина которого обычно не превышает  нескольких метров. Почвы представлены минеральными веществами, образующимися  при разрушении горных пород, и органическими  веществами - продуктами жизнедеятельности  организмов.

 

Биотический круговорот.

 

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговоротов химических элементов. Глобальный биотический  круговорот осуществляется при участии  всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ  между почвой, атмосферой, гидросферой  и живыми организмами. Благодаря  биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных  химических элементов. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии Солнца создают органическое вещество, которое другими живыми существами - гетеротрофами - разрушается, с тем, чтобы продукты этого разрушения могли быть использованы растениями для новых органических синтезов.