Понятие о биосфере, ее границы.

Биосфера – земная оболочка, занятая совокупностью организмов, населяющих Землю. Понятие о биосфере было введено австрийским ученым Э. Зюссом в 1875 г. Стройное учение о биосфере было развито В. И. Вернадским, положившим начало ее геохимическому направлению.

Биосфера включает: 1) тропосферу, где активная жизнь может существовать до высоты 10-15 км, перенос покоящихся зачатков происходит до высоты свыше 20 км, т.е. уже в стратосфере; 2) гидросферу, в которой жизнь проникает до наибольших глубин Мирового океана; 3) верхнюю часть литосферы – кору выветривания (мощность 30-60, до 200 м). Кора выветривания – совокупность геологических отложений, образованных продуктами разложения и выщелачивания горных пород различного состава, оставшуюся на месте возникновения или перемещенную на небольшое расстояние, но не утратившую связь с материнской породой. За пределами коры выветривания жизнь может быть обнаружена только в отдельных случаях.

В. И. Вернадский указывал, что под биосферой лежит область осадочных пород (до 5-6 км) биогенного происхождения, не образующая сплошного покрова – стратисфера. Эти породы были созданы в гидросфере под действием трех главных агентов: организмов, воды и ветра (перерабатывает и перемещает породы после их поднятия над уровнем воды). В пределах биосферы существуют области, в которых активная жизнь не возможна (верхние области тропосферы, очень холодные или очень жаркие районы з.ш., где организмы могут существовать только в покоящемся состоянии). Совокупность таких областей биосферы называется парабиосферой (Хатчисон).

Вернадский выделял непрерывный слой живого вещества, занимающий водную толщу и узкой полосой простирающийся по границе литосферы и тропосферы, где он включает почву и подпочву с находящимися в них корнями растений, грибами, микроорганизмами и почвенными животными, и приземную часть тропосферы, в которой располагаются надземные части растений и переносится основная масса их пыльцы, спор и семян. Этот слой называют фитосферой или фитогеосферой, т.к. в нем основными накопителями энергии являются растения. Мощность фитосферы велика только в области океанов, на суши ее мощность не больше 100-150 м. При этом в тропосфере в отрыве от жидкой и твердой оболочек живые вещества могут находятся линь временно, т.к. некоторые функции, например размножение, здесь не могут быть осуществлены.

Хатчисон выделяют следующие три особенности биосферы:

1. В значительных количествах содержится жидкая вода.

2. Падает мощный поток энергии солнечных лучей.

3. Находятся поверхности раздела между веществами, находящимися в трех фазах: твердой, жидкой и газообразной.

Биомасса животных равна приблизительно 10¹⁶ г, биомасса растений – 10¹⁹ г. На суше биомасса растений примерно на три порядка больше биомассы животных, в океане биомасса животных в 28 раз больше (но очень велика продуктивность растений на единицу площади – в 200 раз больше, чем на суше). Общая биомасса океана на три порядка меньше биомассы суши.

Масса биосферы незначительна по сравнению с массой Земли, однако при такой массе организмы осуществляют свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, т.е. весьма быстрого круговорота веществ, связанного с этим размножением.

Количество солнечной энергии видимой части спектра, достигающей земной поверхности и используемой организмами, составляет около 55 ккал/см² год. Способность накапливать энергию солнечного света в органическом веществе называется продуктивностью живых организмов. Различают валовую первичную продукцию (общее количество органического вещества или связанной в нем энергии, определяется на 1 м² в год) – это в основном продукция хлорофиллоносных растений, при хемосинтезе бактерий образуется гораздо меньше; чистую первичную продукцию (количество органического вещества или связанной в нем энергии за вычетом расходов на дыхание); вторичную продукцию (продукция организмов, потребляющих или перерабатывающих биомассу, полученную в результате первичной продукции) – это продукция животных и сапробов (потребителей мертвого органического вещества).

Биогенное происхождение имеет большая часть кислорода атмосферы, углекислого газа. Живые организмы влияют на солевой состав гидросферы и являются ведущими агентами почвообразования. По словам В. И. Вернадского, “на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом”.

В настоящее время влияние человека на природу достигло такой степени, что ему приходится соизмерять свою деятельность с возможностями природы. В. И. Вернадским разработано целое учение о ноосфере, представляющей собой сферу взаимодействия природы и человека.

Разнообразие живых организмов в биосфере. Число видов различных групп организмов.

Одна из основных особенностей любого биоценоза – его видовой состав. Общее число видов растений и животных, свойственных биоценозу данного типа, более или менее постоянно. Наиболее богаты по видовому составу биоценозы влажных тропиков, наиболее бедны – биоценозы аридных и холодных регионов. Чем больше видов в биоценозе, тем более он устойчив, т. к. в нем формируется больше связей.

Количество видов, приходящихся на единицу площади, называется видовой насыщенностью. Она изменяется в различных биоценозах в том же направлении, что и видовой состав. Видовая насыщенность различных систематических групп растений и животных в одном и том же биоценозе резко различается. Для каждого биоценоза характерен определенных набор и преобладание тех или иных групп жизненных форм.

Не все виды играют в биоценозе одинаковую роль. Обычно среди растений различают компоненты-многолетники, постоянно присутствующие в биоценозе, и ингредиенты-однолетники, количество которых может резко колебаться год от года в зависимости от условий погоды.

Среди организмов, образующих биоценоз, различают доминанты, т.е. виды преобладающие по численности. Разным систематическим группам организмов, образующих биоценоз, свойственны свои доминанты. Кроме доминантов выделяют также субдоминанты, второстепенные и третьестепенные (редкие) виды. Критерии разделения на эти группы как правило численные: число особей, биомасса, проективный покров (у растений), обилие. Некоторые ученые выделяют доминанты-растения только для главного яруса, считая господствующие растений второстепенных ярусов субдоминантами. Часто выделяют доминанты групп ярусов и даже отдельных ярусов.

По количеству доминант биоценозы бывают моно-, олиго- и полидоминантные. Часто происходит смена доминант от года к году, вызванная колебаниями параметров внешней среды (“защитная реакция биоценоза”).

Основные положения экологической географии организмов. Факторы среды.

Место обитания вида и особи. Стация, биотоп.

Формирование растительных сообществ протекает при постоянном взаимном влиянии растений, их составляющих и среды обитания. Каждое сообщество связано с определенным местообитанием. При изменении условий жизни, факторов внешней среды в процессе исторического развития сообщества, изменялись и виды, слагающие сообщества, подбирались, устанавливались и закреплялись их сочетания.

Совокупность условий, необходимых для существования того или иного вида, называется стацией (для растений – местообитание). Участок земной поверхности, характеризующийся определенными абиотическими условиями, соответствующий одному биоценозу, называется биотопом. Участок земной поверхности, характеризующийся определенными абиотическими условиями, соответствующий экосистеме любого ранга, называется экотопом.

Любой биоценоз изменяет среду обитания, с которой он связан. Сообщество характеризуется своей внутренней средой, отличающейся от среды, не преобразованной сообществом.

Жизненные формы организмов.

Для животных, как и для растений, важная система жизненных форм, основанная на отношении к климатическим особенностям. Именно с этим фактором связана классификация жизненных форм растений К. Раункиера. Но для животных имеют существенное значение общие особенности среды обитания, способ передвижения в этой среде, а также характер их пищи. Непосредственное же воздействие климата уменьшается для гомотермных животных потому, что их физиологические особенности способствуют выработке некоторой независимости от его влияния.

Д. Н. Кашкаров разработал несколько классификаций жизненных форм животных. Первая из них имеет следующий вид:

1. Холоднокровные (пойкилотермные животные): 1) деятельные весь год; 2) недеятельные часть года: а) летоспящие, б) зимоспящие.

2. Теплокровные (гомотермные): А. Оседлые. 1) деятельные весь год; 2) недеятельные часть года: а) летоспящие, б) зимоспящие. Б. Сезонные. 1) гнездящиеся, 2) зимние, 3) летние, 4) пролетные.

По способам передвижения в различной среде обитания Д. Н. Кашкаров выделяет такие жизненные формы:

1. Плавающие. 1) чисто водные: а) нектон, б) планктон, в) бентос; 2) полуводные: а) ныряющие, б) неныряющие, в) лишь добывающие из воды пищу.

2. Роющие. 1) абсолютные землерои (всю жизнь проводят под землей), 2) относительные землерои (выходят на поверхность).

3. Наземные. 1) не делающие нор: а) бегающие, б) прыгающие, в) ползающие; 2) делающие норы: а) бегающие, б) прыгающие, в) ползающие; 3) животные скал.

4. Древесные, лазающие: а) не сходящие с деревьев, б) лишь лазающие на деревья.

Воздушные формы: а) добывающие пищу в воздухе, б) высматривающие пищу с воздуха.

Если к этим классификациям добавить еще две: по отношению к влажности воздуха и почв (влаголюбивые и сухолюбивые) и по месту размножения (под землей, на поверхности земли, в ярусе трав, на ветвях деревьев, в трещинах и дуплах), то эта совокупность классификаций определит основные признаки жизненных форм животных.

Конкретных примеров отнесения животных к разным группам в различных системах жизненных форм Д. Н. Кашкаров не приводит.

Для организмов имеет существенное значение не только приспособение к условиям жизни, но и способность к расселению, позволяющая менять место своего обитания. К перемещениям организмов в пространстве относятся две группы явлений: периодические перемещения – миграции и непериодические – инвазии (нашествия). Если непериодическое перемещение заканчивается вымиранием видов, то оно не является инвазией. Миграции чаще всего связаны с особенностями климата. Инвазии обычно обусловлены неблагоприятной кормовой обстановкой в местах существования данного вида.

Совершают миграции или инвазии группы совместно обитающих особей, относящихся к тому или иному виду - популяции. Популяция - часть населения вида, занимающая определенную площадь, в пределах которой происходит обмен генетической информацией. Различают наиболее крупные климатические (у животных – географические) популяции, более мелкие эдафические (у животных – экологические) и ценотические, фитоценотические (у животных – элементарные) популяции. Популяции различаются по образу жизни, основным кормам, численности, степени процветания, степени соответствия условиям обитания.

Живые организмы избирательно накопляют некоторые химические вещества. Поэтому содержание различных элементов неодинаково в организмах, земной коре и в почвах. Содержание кислорода (70, 0%) и углерода (18, 0%) в биосфере заметно выше по сравнению с земной корой, а содержание кремния, алюминия, железа – ниже, содержание фосфора и серы – примерно на одинаковом уровне.

Однако организмы различны по своему химическому составу, который может сильно отличаться от среднего. Некоторые виды растений способны к накоплению тех или иных элементов (водоросли – йод и т. д.). Это проявление участия организмов в геохимических процессах. Различный химический состав могут иметь даже разные особи одного вида.

Живое вещество распределено по планете неравномерно. А. П. Виноградов подразделял сушу на биогеохимические зоны (отличаются по содержанию химических элементов и по преобладающим биологическим реакциям организмов на изменчивость геохимических особенностей среды) и биогеохимические провинции (зональные и азональные). Азональные биогеохимические провинции располагаются над рудными телами, в районах вулканизма и бессточных впадинах. В них наблюдаются избыточные концентрации определенных элементов.

Круговорот живого вещества происходит через три основные звена: продуцентов, консументов и редуцентов. Продуценты – фотосинтезирующие зеленые растения и хемосинтезирующие бактерии, т.е. организмы, дающие первичную продукцию; консументы – потребляющие первичную или вторичную, т.е. потребляющие готовое органическое вещество и переводящее его в другие формы органического вещества – животные, паразитические растения; редуценты (деструкторы) – организмы, разлагающие мертвые органические вещества до минеральных веществ – многие бактерии, грибы, простейшие животные.

Консументы делятся на консументов первого порядка – фитофагов, консументов второго порядка – зоофагов и консументов третьего порядка – зоофагов. Встречаются также эврифаги, т.е. всеядные консументы. Многие животные играют также роль редуцентов.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: