Функции живого вещества биосферы

Основными функциями живого вещества биосферы являются:

· энергетическая функция. Она выполняется, прежде всего, растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде органических соединений. Энергия этих соединений в дальнейшем преобразуется в действенную химическую энергию биосферы и в значительной мере - всей земной коры.

По В.И.Вернадскому, живое вещество является носителем свободной энергии биосферы. Взаимодействие живого и косного вещества характеризуется, прежде всего, тем, что часть энергии косного вещества усваивается, ассимилируется живым веществом. Количество накопленной потенциальной энергии увеличивается, и живое вещество становится, таким образом, регулятором действительной энергии биосферы;

· деструктивная функция, которая состоит в разложении и минерализации мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот;

· концентрационная функция, заключающаяся в избирательном накоплении при жизнедеятельности организмов атомов веществ, рассеянных в природе. Наиболее активными концентраторами многих элементов являются микроорганизмы;

· средообразующая функция, состоящая в трансформации физико-химических параметров среды (атмо-, гидро- и литосферы) в условия, благоприятные для существования организмов. Она является результатом

осуществления трех вышеназванных функций, в результате чего создается и поддерживается в равновесии баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивается стабильность условий существования организмов, в том числе и человека.

Вместе с тем живое вещество способно восстанавливать условия обитания, нарушенные в результате природного или антропогенного воздействия. Эту способность живого вещества к регенерации экологических условий выражает принцип Ле Шателье: изменение любых переменных в системе в ответ на внешние возмущения происходит в направлении компенсации производимых возмущений.

В результате выполнения средообразующей функции в географической оболочке Земли произошли следующие важнейшие изменения:

а) был преобразован газовый состав первичной атмосферы;

б) изменился химический состав вод первичного океана;

в) образовалась толща осадочных пород в литосфере;

г) на поверхности суши возник плодородный почвенный покров.

На Земле нет силы химического характера, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Именно живое вещество обеспечивает непрерывный круговорот неорганической материи, определяя, в конечном счете, состав и характеристики газообразной, жидкой и твердой поверхностной оболочки планеты. Биогенное вещество, свойства природных вод, газовый состав атмосферы определяются деятельностью живущих на планете организмов.

Живое вещество связано с неживым веществом биогенной миграцией атомов. Эта биогенная миграция атомов стремится к максимальному проявлению: возникает «всюдность жизни». Вовлекая неорганическое вещество в жизненные циклы организмов, в биологический круговорот, жизнь способна со временем проникать в ранее недоступные ей области планеты и увеличивать свою геологическую активность.

В то же время все живые существа зависят от сохранения целостности биосферы. Если слишком сильно изменить какую-либо из составляющих, биосфера может полностью разрушиться. Биогенное, косное и биокосное вещества могут и сохраниться, но в их взаимоотношениях уже не будет участвовать живое вещество.

Классификация экологических факторов. Биотические и абиотические факторы. Абиотические факторы наземной и водной сред.

Классификация экологических факторов

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой, состоящей из множества меняющихся во времени и пространстве явлений, условий, энергий, материальных тел, различных элементов, в совокупности называемых экологическими факторами среды.

Экологические факторы - это любые условия окружающей среды, оказывающие длительное или кратковременное влияние на живые организмы, которые реагируют на это влияние приспособительными реакциями.

Воздействие любого фактора может быть прямым (например, прямое воздействие температуры на течение физиологических процессов) и косвенным (прямое угнетающее воздействие ультрафиолетового облучения на развитие растений является косвенным воздействием на животных, питающихся этими растениями).

Экологические факторы делятся на биотические (факторы живой природы) и абиотические (факторы неживой природы: от греческих «а» - не, «био» - живущий). Классификация экологических факторов среды может быть представлена следующим образом (табл.1):

Классификация экологических факторов среды

Абиотические факторы	Биотические факторы
1. Климатические: свет, температура, влажность, подвижность воздуха, давление. 2. Эдафогенные (от «эдафос» - почва): механический состав, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотность почвы. 3. Орографические: рельеф местности, высота над уровнем моря, экспозиция склона. 4. Химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов.	1. Фитогенные: растительные организмы. 2. Зоогенные: животные. 3. Микробиогенные: вирусы, бактерии, простейшие. 4. Антропогенные: результаты деятельности человека.

Абиотические факторы

К абиотическим факторам наземной среды относятся, прежде всего, климатические факторы.

1. Свет или солнечная радиация. Биологическое влияние солнечного света зависит от его интенсивности, продолжительности действия, спектрального состава, суточной и сезонной периодичности.

Поступающая от Солнца лучистая энергия распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн: ультрафиолетовые лучи (длина волны l < 0,4 мкм), видимые лучи (l = 0,4 ¸ 0,75 мкм) и инфракрасные лучи (l > 0,75 мкм).

Ультрафиолетовые лучи характеризуются самой высокой энергией квантов и высокой фотохимической активностью. В организме животных они способствуют образованию витамина D и синтезу пигментов клетками кожи, у растений оказывают формообразовательный эффект и способствуют синтезу биологически активных соединений. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,29 мкм губительно для всего живого. Однако благодаря озоновому экрану до поверхности Земли доходит лишь незначительная его часть.

Видимая часть спектра имеет особенно большое значение для организмов. Благодаря видимому свету у растений сформировался аппарат фотосинтеза. Для животных световой фактор является, прежде всего, необходимым условием ориентации в пространстве и во времени, а также участвует в регуляции многих процессов жизнедеятельности.

Инфракрасное излучение повышает температуру природной среды и самих организмов, что особенно важно для холоднокровных животных. У растений инфракрасные лучи играют значительную роль в транспирации (испарение воды с поверхности листьев обеспечивает удаление излишков тепла) и способствуют поглощению растениями углекислого газа.

2. Температура влияет на все жизненно важные процессы. Прежде всего, она обуславливает скорость и характер протекания реакций обмена веществ в организмах.

Оптимум температурного фактора для большинства организмов находится в пределах 15 ¸ 30 ⁰С, однако некоторые живые организмы выдерживают ее значительные колебания. Например, отдельные виды бактерий и синезеленых водорослей могут существовать в горячих источниках при температуре около 80 ⁰С. Разнообразными представителями растительного и животного мира населены полярные воды с температурой от 0 до -2 ⁰С.

3. Влажность атмосферного воздуха связана с насыщением его водяными парами. Сезонные и суточные колебания влажности наряду со светом и температурой регулируют активность организмов.

Помимо климатических факторов важное значение для живых организмов имеет газовый состав атмосферы. Он относительно постоянен. Атмосфера состоит в основном из азота и кислорода с небольшими примесями диоксида углерода, аргона и других газов. Азот участвует в образовании белковых структур организмов, кислород обеспечивает окислительные процессы.

Абиотические факторы водной среды - это:

1 - плотность, вязкость, подвижность воды;

2 - температурная стратификация (изменение температуры по глубине);

3 - прозрачность и мутность;

4 - соленость;

5 - наличие кислорода и диоксида углерода, концентрация водородных ионов;

6 - наличие растворенных в воде природных или синтетических токсинов.

Абиотические факторы почвенного покрова связаны с плодородием почвы.

Биотические факторы

Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие организмы.

Взаимоотношения (или взаимодействия) между организмами отличаются сложностью и многообразием. Различают внутривидовые и межвидовые взаимоотношения.

К внутривидовым взаимодействиям относятся факторы, наиболее рельефно проявляющиеся на популяционном уровне: это особенности поведения, продолжительность жизни, возрастной состав, плотность населения популяции и т.д. Сюда же можно отнести конкуренцию.

 

Межвидовые взаимодействия могут быть безразличными, вредными и полезными для партнеров. К ним относят:

1 - хищничество; одной из форм хищничества является каннибализм;

2 - паразитизм (один организм живет внутри или на теле другого);

3 - форезия (перенос одного вида другим);

4 - комменсализм (жизнедеятельность одного вида предоставляет пищу и убежище другому);

5 - синойкия (использование одним видом гнезд или нор других видов);

6 - нейтрализм (независимость видов);

7 - мутуализм (одни виды развиваются только в присутствии других);

8 - аменсализм (противоположность мутуализму);

9 - протокооперация (совместное проживание и защита от хищников);

10 - интерференция (непреднамеренное подавление одного вида другим).

Все животные и растения, независимо от их роли в межвидовых и внутривидовых взаимодействиях, являются необходимыми факторами среды по отношению к другим организмам; все они взаимно необходимы: это нужно учитывать при их возможном истреблении или переселении на новые территории.

Важным во взаимоотношениях живых организмов является пищевой (трофический) фактор. Все животные, растения, микроорганизмы избирательны к составу пищи и в зависимости от потребности в тех или иных элементах способны усваивать только определенные, присущие данным видам белковые и минеральные продукты.

К биотическим факторам относятся и факторы, вызванные деятельностью человека, т.е. антропогенные факторы. Они значительно ухудшают условия существования живых организмов и включают:

а) сельскохозяйственные и промышленные факторы;

б) факторы, связанные с добыванием средств существования, а также социально-экономические факторы.

К первой группе относятся:

· уничтожение лесов;

· строительство плотин и переброска стоков рек;

· осушение и засыпка переувлажненных земель;

· распашка лугов;

· использование искусственных удобрений и пестицидов;

· чрезмерное и неправильное применение огня;

· уничтожение хищников;

· загрязнение поверхностных вод сельскохозяйственными, химическими, термальными и другими промышленными и бытовыми отходами;

· эвтрофикация водоемов;

· промышленные токсины (образующиеся, например, при выплавке металлов, добыче руды, очистке нефти, в химическом производстве);

· загрязнение атмосферного воздуха, кислотные осадки.

Факторы второй группы составляют:

¨ чрезмерный отлов рыбы и охота;

¨ браконьерство в отношении отдельных видов;

¨ чрезмерный неконтролируемый туризм;

¨ разведение экзотических (не местных) видов;

¨ неправильная рекреационная деятельность (восстановление здоровья и трудоспособности людей путем их отдыха в санаториях, домах отдыха, на лоне природы и т.д.);

¨ пожары, вызванные неосторожной хозяйственной деятельностью;

¨ заражение болезнями от домашних растений и животных.