ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Организованность биосферыВ.И. Вернадский, рассматривая биосферу как геологическую оболочку, ясно понимал, что структура этой оболочки не отражает всей сложности идущих в ней процессов. Поэтому он ввел понятие об организованности биосферы. Еще в 1931 году в работе «Об условиях появления жизни на Земле» Вернадский определил организованность биосферы как устойчивость динамической системы, ее равновесие. Организованность биосферы в геологическом времени подтверждается тем, что вся биосфера охватывается и тропосферой, и гидросферой, и литосферой, и живым веществом. Эти части ее взаимопроникают и взаимодействуют между собой, образуя единое целое (рис. 2).
БИОСФЕРА Рис. 2. Взаимосвязь оболочек биосферы Земли
Таким образом, понятие «организованность» подразумевает, что окружающая природа не есть хаос разрозненных элементов, но представляет собой единое и связное целое. Организованность природы – это не только внешний эмпирический факт, но и ее основное свойство. Оно наиболее ярко выступает в явлении живого, где каждая крупица может рассматриваться как своеобразный микрокосмос. Таким образом, организованность биосферы подразумевает единство, равноценность и связь ее частей. Организованность биосферы проявляется на разных уровнях. Различают термодинамический, физический, химический, биологический, парагенетический, энергетический, планетный уровни организованности биосферы. 1.5. Устойчивость и саморегуляция в процессе развития биосферы Биосфера Земли – открытая, сложная, многокомпонентная, саморегулирующаяся, связанная с космосом система живого вещества и минеральных соединений, образующая внешнюю оболочку планеты. Биосфера является не только областью, в которой на планете Земля возникла и развивалась жизнь во всем многообразии ее форм. Живое вещество за время своего существования глубоко изменило первоначальную природу планеты, биологизировало ее. Жизнь сама приспосабливала и оптимизировала среду. В стратосфере возник озоновый экран, защищающий живые существа от гибельного воздействия ультрафиолетовых лучей и других космических излучений. Выветривание, почвообразование, делювиальные и аллювиальные наносы закрыли органо-минеральными покровами мелкозема монолитные, бесплодные, безводные скалы. Эти процессы создали рыхлые горизонты, благоприятные по физическим и химическим свойствам для существования растений, особенно их корневых систем, и экологические ниши для животных. Фотосинтез растений явился механизмом накопления активной биохимической энергии в массах органического вещества в форме гумуса, ископаемых горючих, гарантирующих удовлетворение запросов организмов на случай стрессовых условий и неблагоприятных периодов. Живое вещество, создав почвенный покров, преодолело ограниченность ресурсов азотно-углеродного, водного, воздушного и минерального питания. Неосинтез высокодисперсных минералов обеспечил в почвах физико-химическую поглотительную способность, тем самым закрепляя соединения N, Р, Са, К. Еще более интенсивное накопление макроэлементов (С, N, Р, Са, S, К) и микроэлементов (I, Zn, Сu, Со, Sе и т.д.) наблюдается в ходе биогенной аккумуляции в форме гумусово-органических соединений. Возник и показал свою исключительную роль механизм сотрудничества – симбиоз – между растениями, животными, насекомыми, низшими беспозвоночными, микроорганизмами с образованием пищевых цепей. Этот механизм в биосфере позволяет обходиться небольшими запасами энергии и химических соединений. Но есть пределы этой устойчивости и саморегуляции. Если изменения в среде выходят за пределы периодических колебаний, к которым приспособлены организмы, то слаженность экосистем и биосферы в целом нарушается. Жизнь, живое вещество, биосфера благодаря этим процессам, а также в связи с непрерывностью поступления космической энергии развивалась на Земле по принципу самоуправляемого расширенного воспроизводства. Так, в девоне существовало около 12 тыс. видов растений, в каменноугольном периоде – 27 тыс., в пермотриасе – 43 тыс., в юре – 60 тыс. Современная флора насчитывает около 300 тыс. видов (Ковда, 1983). Это направленное поступательное развитие биосферы не было непрерывным. Катастрофы (эпохи вулканизма, оледенения, опустынивания) нарушали, задерживали общий процесс расширенного воспроизводства, но не могли остановить общий процесс все усложняющегося развития жизни и биосферы. 1.6. Понятие о биогеоценозе как элементарной структурной единицы биосферы Биогеоценоз – это взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом вещества и энергии (греч.: bios – жизнь, gi – гео – земля, koinos – общий). В основе понятия лежит определение академика В.Н. Сукачева, по которому биогеоценоз – «совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействия этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречие, диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии». В настоящее время термины «биогеоценоз» и «экосистема» часто рассматриваются как синонимы. Но понятие «биогеоценоз», предложенное В.Н. Сукачевым и относящееся к наземным живым системам, имеет определенные территориальные границы. Понятие «экосистема» – безразмерное и может включать пространство любой протяженности – от капли воды с живущими в ней микроорганизмами до всей биосферы в целом. Таким образом, понятие «биогеоценоз» по отношению к понятию «экосистема» – более частное. Однако на симпозиуме ЮНЕСКО по вопросу о функционировании земных экосистем на уровне первичной продукции, проходившем в Копенгагене в 1965 году, условились об одинаковом значении этих двух терминов. Итак, биогеоценозы являются частями земной или водной поверхности, однородной с точки зрения топографических, микроклиматических, ботанических, зоологических, почвенных, гидрологических и геохимических условий. В этой системе круговорот веществ и поток энергии характеризуются определенной интенсивностью и направленностью. Отправной точкой круговорота веществ являются фотосинтез и создание фитобиомассы растениями. Реальные размеры биогеоценозов на планете варьируют весьма широко: от нескольких метров (микровпадины в степях и полупустынях, песчаные дюны и т.д.) до километров (биогеоценозы солончака, солонца, такыра, однородные участки степей, лесов и т.д.). Вертикальные размеры биогеоценозов варьируют также весьма широко: от нескольких сантиметров на скалах до нескольких десятков метров в тайге или в тропических лесах. Биогеоценоз относительно устойчив во времени и термодинамически открыт в отношении притока и оттока вещества и энергии. Он имеет вход энергии и различных веществ: солнечная энергия, минеральные элементы горных пород, атмосферные выпадения, грунтовые воды. А также и выход энергии и биогенных веществ в атмосферу (тепло, кислород, углекислый газ и т.д.), литосферу (гумусовые соединения, минералы, осадочные породы) и гидросферу (растворенные биогенные вещества грунтовых, озерных, речных вод). Саморегулирующийся характер биосферы и биогеоценозов является результатом автокаталитического свойства живого вещества, его способности поглощать и обменивать вещества, расти и размножаться. Поток энергии и вещества в биогеоценозе идет от растений к травоядным животным, от последних – к хищникам, затем к низшим организмам и бактериям в почве. Именно травоядные начинают пищевую цепь организмов-потребителей и разрушителей органического вещества, созданного в процессе фотосинтеза. Отсюда первичным источником пищи и энергии для пищевой цепи организмов является фитомасса, созданная растениями. Зоомасса – вторичный продукт. Поэтому различают первичную и вторичную продуктивность биогеоценозов и ландшафтов. В пищевой цепи организмов в биогеоценозе существует непрерывный поток энергии. На каждом новом звене этой цепи теряется 50–90 % энергии и биомассы, запасенной на предыдущем этапе. Возникает так называемая экологическая пирамида запасов энергии. Чем больше звеньев в пищевой цепи, тем выше экологическая пирамида и тем больше будет потеряно энергии в конечном звене (рис. 3).
Рис. 3. Пирамида пищевой цепи
Основным положением энергетики экосистем является необратимость биоэнергетических процессов. Поэтому в применении к экосистемам (и в частности, к почвам) нельзя применять выражение «круговорот энергии», подобно тому, как в биогеохимии и в почвоведении о круговороте веществ. Единственно правильный термин – «поток энергии», так как энергия первичной биологической продукции в дальнейшем только расходуется. Для пополнения и возобновления биомассы в экосистеме необходим постоянный приток энергии извне, в то время как притока атомов вещества может и не быть. Одни и те же атомы могут многократно циркулировать в биогеоценозе.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|