Биотический потенциал и сопротивление среды.

Биотический потенциал и сопротивление среды.

Биотический потенциал - это совокупность факторов, способствующих увеличению численности вида. У разных видов составляющие биотического потенциала неодинаковы, но они имеют одно общее свойство - стремительное увеличение численности при благоприятных условиях среды. рост, снижцение и постоянство популяции зависит от соотношения между биотическим потенциалом и сопротивлением среды. Принцип изменения популяции: это результат нарушения равновесия между биотическим потенциалом и сопротивлением окружающей её среды. Подобное равновесие является динамическим, т.е. непрерывно регулирующимся, т.к. факторы сопротивления среды редко подолгу остаются неизменными. Равновесие в природных системах зависит от плотности популяции, т.е. числа особей на единицу площади. Если плотность популяции растёт - сопротивление среды увеличивается, в связи с чем увеличивается смертность и рост численности прекращается. Экологическая ниша, место, занимаемое видом (точнее — его популяцией) в сообществе (биоценозе). Фундаментальная экологическая ниша — это вся совокупность необходимых для вида условий существования при отсутствии какого-либо давления со стороны другого вида. Реализована ниша — более узкая, она включает конкурентов, хищников.. У совместно живущих видов экологические ниши могут частично перекрываться, не полностью никогда не совпадают, иначе вступает в действие закон конкурентного исключения и один вид вытесняет другой из данного биоценоза. Если по каким-то причинам экологическая ниша высвобождается, то проявляется правило обязательности заполне ния экологических ниш: пустующая экологическая ниша всегда естественно заполняется. Например, вирус СПИДа, пришедший на смену вирусам кори, скарлатины и т.д.

28. Структура сообщества – показатель соотношения различных групп организмов, различающихся по систематическому положению, по роли, которую они играют в процессах переноса энергии и вещества по месту, занимаемому в пространстве, в пищевой сети (трофической), по иному признаку, существенному для понимания функционирования естественных экосистем. Популяции разных видов в экосистеме распределены определенным образом - образуют пространственную структуру. Различают вертикальную и горизонтальную структуры экосистемы. Основу вертикальной структуры формирует растительность. Обитая совместно, растения одинаковой высоты создают своего рода этажи - ярусы. В лесу, например, высокие деревья составляют первый (верхний) ярус, второй ярус формируется из молодых особей деревьев верхнего яруса и из взрослых деревьев, меньших по высоте. Третий ярус состоит из кустарников, четвертый - из высоких трав. Самый нижний ярус, куда попадает совсем мало света, составляют мхи и низкорослые травы. Вследствие неоднородности рельефа, свойств почвы, различных биологических особенностей растения и в горизонтальном направлении располагаются микрогруппами, различными по видовому составу. Это явление носит название мозаичности. Мозаичность растительности - это своего рода "орнамент", образованный скоплениями растений разных видов. Благодаря вертикальной и горизонтальной структурам обитающие в экосистеме организмы более эффективно используют минеральные вещества почвы, влагу, световой поток.

 

Биоморфологический спектр сообщества. Разнообразие, сложность и устойчивость сообщества. Внутривидовые взаимодействия в биоценозе. Разнообразие видов как основной фактор устойчивости экосистем. Методы оценки видового разнообразия.

Биоморфологический спектр и пространственная структура сообщества являются показателями имеющегося в данном местообитании разнообразия экологических ниш, богатства и полноты использования сообществом ресурсов среды, а также показателем относительной устойчивости сообщества и степени ­­-антропогенного влияния на него. Разнообразие Сообществ - составная часть биологического разнообразия (в узком смысле, разнообразия экосистем). Р. с. выражается числом различных типов сообществ на конкретной территории и их встречаемостью. Обычно устойчивость связывали и связывают с биоразнообразием видов в экосистеме (альфаразнообразие), то есть, чем выше биоразнообразие, чем сложнее организация сообществ, чем сложнее пищевые сети, тем выше устойчивость экосистем. Но уже 40 и более лет назад на данный вопрос существовали различные точки зрения, и на данный момент наиболее распространено мнение, что как локальная, так и общая устойчивость экосистемы зависят от значительно большего набора факторов, чем просто сложность сообществ и биоразнообразие. Так, на данный момент с повышением биоразнообразия обычно связывают повышение сложности, силы связей между компонентами экосистемы, стабильность потоков вещества и энергии между компонентами Внутри одной популяции между организмами могут существовать как положительные взаимодействия, т.е. сотрудничество, без которого популяция не может существовать, так и отрицательные взаимодействия, проявляющиеся в конкуренции и внутривидовой борьбе.

Взаимодействия между различными популяциями могут также быть положительными, отрицательными и нейтральными.

Отношения, при которых организмы, занимая сходные местообитания, практически не оказывают влияния друг на друга, носят название нейтрализма.

В некоторых случаях взаимодействие оказывается положительным для обеих популяций (мутуализм), иногда положительным для одной и отрицательным для другой (хищничество, паразитизм), отрицательным для обеих (конкуренция) или положительным для одной и безразличным для другой (комменсализм). Совокупность всех взаимодействий между организмами составляет биотические факторы, действующие в экосистеме.

Согласно классификации В.Н. Беклемищева (1951), прямые и косвенные межвидовые отношения подразделяются на 4 типа:

· Трофические;

· Топические;

· Форические;

· Фабрические.

Разнообразие видов живых организмов является главным фактором устойчивости экосистем. В первом приближении биологическое разнообразие видов характеризуется двумя признаками — видовым богатством и выровненностью.
Видовое богатство отражает число видов, встречающихся в пределах экосистемы, в то время как выровненность характеризует равномерность распределения численности животных^[11]. Выделение этих составляющих связано с тем, что за редким исключением в экосистемах среди организмов, принадлежащих к одному трофическому уровню, экологической или таксономической группе, большая часть биомассы достигается за счёт вклада очень немногих видов.

Для количественной оценки инвентаризационного разнообразия используются меры разнообразия или двойственные им меры концентрации. Подразумевается, что наиболее разнообразное сообщество является «стратегическим запасом» биологической эволюции, а следовательно количественное определение таких сообществ позволяет обеспечить таким уникальным сообществам охранный статус. Близким понятием является понятие выравненности (evenness или equitability) видового состава сообщества.

Другим направлением количественной оценки является определение доли редких и обильных видов, а также их влияния на структуру сообществ в целом. Близким направлением является оценка доминирования видов, в рамках концепции которой используется понятие значимости вида. Под значимостью может пониматься оценка его места в экосистеме — биомасса, численность и др.^[13].
Ещё одним (очень популярным и значимым) направлением в этой области является предсказание числа необнаруженных (unseen) видов сообщества. Для этих целей используют: простые статистические экстраполяции на основе методованализа временных рядов, кривые зависимости типа «виды-площадь», построение моделей на основе фрактальных закономерностей и проч.
А. В. Марковым и А. В. Коротаевым была показана применимость гиперболических моделей положительной обратной связи для математического описания макродинамики биологического разнообразия^[14][15].

Для оценки дифференцирующего разнообразия используются меры сходства. По сути оценка этого типа разнообразия происходит через сравнение и выявление сходных элементов биосистем.

30.Поток энергии в экосистеме. Трофическая структура экосистем: автотрофы и гетеротрофы. Продуценты, консументы, редуценты. Пищевые цепи и пищевые сети. Пастбищные и детритные цепи питания. Концепция трофического уровня. Спрсрбы выржения трофической структуры в виде экологических пирамид. Конценция пролдуктивности экосистем. Первичная продуктивность – продукция автотрофов. Вторичная продукция. Валовая и чистая продуктивность сообщества. Классификация экосистем по продуктивности. Продуктивность экосистем суши и моря.

Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. В конечном счете вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических соединений. 4етеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т. е. связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах – это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. В каждом сообществе трофические связи переплетены в сложную сеть. Организмы любого вида являются потенциальной пищей многих других видов. Врагами тлей, например, служат личинки и жуки божьих коровок, личинки мух‑сирфид, пауки, насекомоядные птицы и многие другие. За счет дубов в широколиственных лесах могут жить несколько сотен форм различных членистоногих, фитонематод, паразитических грибков и т. п. Хищники обычно легко переключаются с одного вида жертв на другой, а многие, кроме животной пищи, способны потреблять в некотором количестве и растительную. Таким образом, трофические сети в биоценозах очень сложные и создается впечатление, что энергия, поступившая в них, может долго мигрировать от одного организма к другому. На самом деле путь каждой конкретной порции энергии, накопленной зелеными растениями, короток. Она может передаваться не более чем через 4–6 звеньев ряда, состоящего из последовательно питающихся друг другом организмов. Такие ряды, в которых можно проследить пути расходования изначальной дозы энергии, называют цепями питания (рис. 147). Трофическая структура

Жизнь любого организма поддерживается благодаря связям с другими живыми существами. Животные, грибы, многие бактерии живут за счет вещества, создаваемого растениями, которые, в свою очередь, нуждаются и в животных, участвующих в опылении и распространении семян, и в микроорганизмах, возвращающих в почву минеральные соли из мертвого опада. Из разнообразных связей между организмами наиболее важное значение имеют пищевые, или трофические (от греческого слова трофо? питание), связи, благодаря которым осуществляется непрерывный вещественно-энергетический обмен между живым и неживым веществом природы.

Схему пищевых связей между организмами сообщества можно представить в виде набора маршрутов, по которым вещество и энергия передаются от одного вида организмов к другому.

Организмы, способные создавать органические вещества,? автотрофы (авто? сам и трофо? питание, то есть самопитающиеся), их называют первичными продуцентами (производителями).

Они являются важнейшей частью сообщества, потому что практически все остальные организмы, входящие в его состав, прямо или косвенно зависят от снабжения веществом и энергией, запасенными автотрофами. На суше большая часть автотрофов? это крупные растения, тогда как в водоемах их роль берут на себя микроскопические водоросли, парящие в толще воды (фитопланктон).

Все остальные организмы относятся к гетеротрофам (от греческого слова гетеро? разный), питающимся готовыми органическими веществами. Гетеротрофы разлагают, перестраивают и усваивают сложные органические вещества, созданные первичными продуцентами. Все животные? гетеротрофы. В свою очередь, гетеротрофные организмы подразделяются на потребителей (консументов) и разлагателей (редуцентов). Потребители? это главным образом животные, которые поедают другие организмы (растительные и животные) или измельченные органические вещества. Редуценты представлены, в основном, грибами и бактериями, разлагающими сложные составные компоненты мертвой цитоплазмы, доводя их до простых органических соединений. Интенсивная гетеротрофная деятельность сосредоточена в почве и иле.

Положение организма в пищевой цепи (трофический уровень) характеризуется его удаленностью от основного источника поступающей в сообщество энергии. Автотрофы занимают первый трофический уровень, а гетеротрофы? все последующие трофические уровни: растительноядные организмы? второй, плотоядные? третий, хищники, питающиеся плотоядными животными,? четвертый и т. д.

Автотрофы (от греч. autos? сам) осуществляют превращение неорганических веществ в органические (зеленые растения и некоторые микроорганизмы).

Гетеротрофы (от греч. heteros? разный) используют для питания готовые органические вещества (паразитные высшие растения, грибы, некоторые микроорганизмы, все животные и человек).

Фототрофы осуществляют образование органических веществ в процессе фотосинтеза (зеленые растения, сине-зеленые водоросли и др.)

Хемотрофы создают органические вещества за счет энергии химических реакций (серные бактерии и др.)

Первые организмы на Земле были гетеротрофами. Они быстро исчерпали бы себя, если бы не появились автотрофы. При наличии этих групп организмов уже стал возможен примитивный круговорот веществ:

Автотрофы синтезируют органические вещества, а гетеротрофы их потребляют. При этом происходит расщепление органических веществ. Если продукты расщепления вновь используются автотрофами, возникает круговорот веществ и энергии между организмами, населяющими экосистему.

Используя солнечную энергию и вещества из атмосферы, воды и почвы, растения синтезируют органические соединения. Эти соединения служат растениям строительным материалом, из которого они образуют свои ткани, и источником энергии, необходимой им для поддержания своих функций.

Для высвобождения запасенной ими химической энергией гетеротрофы разлагают органические соединения на исходные неорганические компоненты: оксид углерода (IV), воду, нитраты, фосфаты и т. д., завершая тем самым круговорот веществ.

По отношению к трофическим (пищевым) связям организмы экосистемы подразделяются на продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты (производители первичной продукции)? организмы-автотрофы, производящие органическое вещество из неорганических соединений. Они представляют комплекс зеленых растений, обеспечивающих органическим веществом все живое население нашей планеты.

Например, в пруду они представлены в виде крупных растений, обычно обитающих только на мелководье; мелких плавающих растений (водорослей), называемых фитопланктоном; и, наконец, данной флоры фитобентоса, также представленной в основном водорослями. При изобилии фитопланктона приобретает зеленоватый цвет.

Консументы (от лат. consume? потребляю)? организмы-гетеротрофы, потребляющие органические вещества, созданные продуцентами. К ним относятся животные (личинки насекомых, ракообразные, рыбы), большинство микроорганизмов, частично насекомоядные растения.

Первичные консументы (растительноядные) питаются непосредственно живыми растениями или растительными остатками. Они подразделяются на два типа: зоопланктон и зообентос.

Вторичные консументы (плотоядные), такие, как хищные насекомые и хищные рыбы, питаются первичными консументами или друг другом.

Редуценты (от лат. reduction? возвращение)? организмы, разлагающие органические вещества и превращающие их в неорганические вещества, усваиваемые другими организмами. К редуцентам относятся: бактерии, грибы, сапрофаги, копрофаги, некрофаги и др. Они являются завершающим звеном биологического круговорота веществ.

Итак, экосистема представляет собой любое непрерывно меняющееся единство, включающее все организмы на данном участке и взаимодействующее с окружающей средой таким образом, что поток вещества и энергии создает определенную трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ внутри системы.

Сапротрофы? водные растения, жгутиковые и грибы, которые распространены в пруду повсеместно. Особенно они обильны на дне, на границе между водой и илом, где накапливаются мертвые растения и животные..

Пищева́я (трофи́ческая) цепь — ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища — потребитель (последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос ве-ва и энергии от источника к потребителю).

Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80—90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4—5.

Существуют 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их (консументы) растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространённых в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита (органических останков), идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем кдетритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоёмах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Наземные детритные цепи питания более энергоёмки, поскольку большая часть органической массы, создаваемой автотрофными организмами, остаётся невостребованной и отмирает, формируя детрит. В масштабах планеты, на долю цепей выедания приходится около 10 % энергии и веществ, запасённых автотрофами, 90 % же процентов включается в круговорот посредством цепей разложения.

Понятие о трофических уровнях. Трофический уровень — это совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Так, зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные животные — второй (уровень первичных консу-ментов), первичные хищники, поедающие травоядных, — третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники — четвертый (уровень третичных консументов). Трофических уровней может быть и больше, когда учитываются паразиты, живущие на консументах предыдущих уровней.

Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой поток вещества и энергии в экосистеме, основу ее организации.

Трофическая структура экосистемы. В результате последовательности превращений энергии в пищевых цепях каждое сообщество живых организмов в экосистеме приобретает определенную трофическую структуру. Трофическая структура сообщества отражает соотношение между продуцентами, консументами (отдельно первого, второго и т.д. порядков) и редуцентами, выраженное или количеством особей живых организмов, или пх биомассой, или заключенной в них энергией, рассчитанными на единицу площади в единицу времени.

Трофическую структуру обычно изображают в виде экологических пирамид. Эту графическую модель разработал в 1927 г. американский зоолог Чарльз Элтон. Основанием пирамиды служит первый трофический уровень — уровень продуцентов, а следующие этажи пирамиды образованы последующими уровнями — консументами различных порядков. Высота всех блоков одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне. Различают три способа построения экологических пирамид.

1. Пирамида чисел (численностей) отражает численность отдельных организмов на каждом уровне. Например, чтобы прокормить одного волка, необходимо по крайней мере несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений. Иногда пирамиды чисел могут быть обращенными, или перевернутыми. Это касается пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а первичными консументами — насекомые. В этом случае уровень первичных консументов численно богаче уровня продуцентов (на одном дереве кормится большое количество насекомых).

2. Пирамида биомасс — соотношение масс организмов разных трофических уровней. Обычно в наземных биоценозах общая масса продуцентов больше, чем каждого последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д. Если организмы не слишком различаются по размерам, то на графике обычно получается ступенчатая пирамида с суживающейся верхушкой. Так, для образования 1 кг говядины необходимо 70—90 кг свежей травы.

В водных экосистемах можно также получить обращенную, или перевернутую, пирамиду биомасс, когда биомасса продуцентов оказывается меньшей, нежели консументов, а иногда и редуцентов. Например, в океане при довольно высокой продуктивности фитопланктона общая масса в данный момент его может быть меньше, нежели у потребителей-консументов (киты, крупные рыбы, моллюски).

Пирамиды чисел и биомасс отражают статику системы, т. е. характеризуют количество или биомассу организмов в определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем. Пирамида чисел позволяет, например, рассчитывать допустимую величину улова рыбы или отстрела животных в охотничий период без последствий для нормального их воспроизведения.

3. Пирамида энергии отражает величину потока энергии, скорость про хождения массы пищи через пищевую цепь. На структуру биоценоза в большей степени оказывает влияние не количество фиксированной энер гии, а скорость продуцирования пищи.

Установлено, что максимальная величина энергии, передающейся на следующий трофический уровень, может в некоторых случаях составлять 30 % от предыдущего, и это в лучшем случае. Во многих биоценозах, пищевых цепях величина передаваемой энергии может составлять всего лишь 1 %.

В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий (закон 10 процентов), согласно которому с одного трофического уровня через пищевые цепи на другой трофический уровень переходит в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Остальная часть энергии теряется в виде теплового излучения, на движение и т.д. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90 % всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности.

Если заяц съел 10 кг растительной массы, то его собственная масса может увеличиться на 1 кг. Лисица или волк, поедая 1 кг зайчатины, увеличивают свою массу уже только на 100 г. У древесных растений эта доля много ниже из-за того, что древесина плохо усваивается организмами. Для трав и морских водорослей эта величина значительно больше, поскольку у них отсутствуют трудноусвояемые ткани. Однако общая закономерность процесса передачи энергии остается: через верхние трофические уровни ее проходит значительно меньше, чем через нижние.

Вот почему цепи питания обычно не могут иметь более 3—5 (редко 6) звеньев, а экологические пирамиды не могут состоять из большого количества этажей. К конечному звену пищевой цепи так же, как и к верхнему этажу экологической пирамиды, будет поступать так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

Этому утверждению можно найти объяснение, проследив, куда тратится энергия потребленной пищи (С). Часть ее идет на построение новых клеток, т.е. на прирост (Р). Часть энергии пищи расходуется на обеспечение энергетического обмена 7или на дыхание (i?). Поскольку усвояемость пищи не может быть полной, т.е. 100 %, то часть неусвоенной пищи в виде экскрементов удаляется из организма (F). Балансовое равенство будет выглядеть следующим образом:

С = Р + R + F.

Учитывая, что энергия, затраченная на дыхание, не передается на следующий трофический уровень и уходит из экосистемы, становится ясным, почему каждый последующий уровень всегда будет меньше предыдущего.

Именно поэтому большие хищные животные всегда редки. Поэтому также нет хищников, которые питались бы волками. В таком случае они просто не прокормились бы, поскольку волки немногочисленны.

Трофическая структура экосистемы выражается в сложных пищевых связях между составляющими ее видами. Экологические пирамиды чисел, биомассы и энергии, изображенные в виде графических моделей, выражают количественные соотношения разных по способу питания организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Концепция продуктивности

Биологическая продукция – это количество биологического вещества, которое создано за единицу времени на единицу площади (гр/м², кг/м²).
Биологическая продукция:
Первичная (валовая)
Вторичная (чистая)
Валовая продукция - это та продукция, которую создают растения в процессе фотосинтеза.
Чистая продукция – это та часть энергии, которая осталась после расходов на дыхание.
Средняя продуктивность экосистем земли не превышает 0,3кг/м². При переходе энергии с одного уровня на другой, теряется примерно 90% энергии, поэтому вторичная продукция в 20-50 раз меньше, чем первичная
Производительность экосистемы, измеряемая количеством органического вещества, которое создано за единицу времени на единицу площади, называется биологической продуктивностью. Единицы измерения продуктивности: г/м² в день, кг/м² в год, т/км ² в год.
Различают первичную биологическую продукцию, которую создают продуценты, и вторичную биологическую продукцию, которую создают консументы и редуценты.
Первичную продукцию подразделяют на: валовую – это общее количество созданного органического вещества, и чистую – это то, что осталось после расхода на дыхание и корневые выделения.
По продуктивности экосистемы делятся на четыре класса:
1. Экосистемы очень высокой биологической продуктивности – свыше 2 кг/м² в год. К ним относятся заросли тростника в дельтах Волги, Дона и Урала.
2. Экосистемы высокой продуктивности – 1-2 кг/м² в год. Это липово-дубовые леса, заросли рогоза или тростника на озере, посевы кукурузы.
3. Экосистемы средней биологической продуктивности – 0,25-1 кг/м² в год. К ним относятся сосновые, берёзовые леса, сенокосные луга, степи.
4. Экосистемы низкой биологической продуктивности – менее 0,25 кг/м² в год.
Это арктические пустыни, тундры, большая часть морских экосистем.
Средняя продуктивность экосистем земли составляет 0,3 кг/м² в год, т.е. на Земле преобладают средние и низкопродуктивные экосистемы.
При переходе с одного трофического уровня на другой теряется 90% энергии.

Вернадский выделил очаги наибольшей концентрации жизни и назв. Их пленками
и сгущениями живого вещества. Под пленками живого вещ-ва
понимается его повышенное кол-во на больших пространствах. В океане выделяют 2
пленки: поверхностную (или планктонную) и донную(бентосную).
Она колеблется от нескольких десятков и сотен метров(в чистых водах), до
нескольких сантиметров (в загрязненных водах) в наземных экосистемах выделяют
2 пленки живого вещества: 1приземная, заключенная м/у поверхностью почвы
и верхней границей растительного покрова, имеет толщину от нескольких
сантиметров (пустыни, тундры), до нескольких десятков метров (леса). 2
почвенная. Она насыщена жизнью. Обычно в океане выделяют следующие сгущения
жизни: (продуктивность) 1) Прибрежные. Они располагаются на
контакте водной и наземно-воздушной среды. 2) Коралловые рифы. Высокая
продуктивность связана с благоприятным температурным режимом. 3)
Саргассовые сгущения. Создаются большими массами плавающих водорослей. 4)
Апвеллинговые. Эти сгущения принадлежат к районам океана, где имеет место
восходящее движение водных масс от дна к поверхности. Они несут много донных
органических и минеральных отложений. 5)Рифтовые глубоководные
сгущения. Продуктивность связана с богатыми температурными условиями.
На суши к продуктивным относятся: 1) экосистемы берегов морей и океанов в
районах, хорошо обеспеченных теплом. 2) экосистемы необходимых внутренних
водоемов, богатые питательными вещ-ами. 3)экосистемы тропических лесов.

 

 

40. Эволюция биосферы

Биосфера – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека. Термин биосфера ввел австрийский геолог Д. Зюсс в 1875 году. Он понимал под биосферой тонкую пленку жизни на земной поверхности. Роль и значение биосферы для развития жизни на нашей планете оказались настолько велики, что уже в начале XX века возникло новое фундаментальное научное направление естествознания – учение о биосфере, основоположником которого стал великий русский ученый В.И. Вернадский. Земля и окружающая ее среда сформировались в результате закономерного развития всей Солнечной системы. Около 4,7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газопылевого вещества образовалась планета Земля. Как и другие планеты, Земля является открытой системой, получающей энергию от Солнца. Солнечная энергия достигает земной поверхности в виде электромагнитного излучения. Солнечное тепло – одно из главных слагаемых климата Земли, основа для развития многих геологических процессов. В то же время, огромный тепловой поток исходит из глубин Земли.

41. Роль В.И. Вернадского в формировании современного учения о биосфере.

Учение В.И. Вернадского о биосфере – целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем. Оно основано на следующих принципах.

1. Принцип целостности биосферы.

Строение Земли, по Вернадскому, есть согласованный механизм. «Твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма».Экология также показала, что живой мир – единая система, сцементированная множеством цепочек питания и иных взаимозависимостей. Если даже небольшая часть ее погибнет, разрушится и все остальное.

2. Принцип гармонии биосферы и её организованности.

В биосфере всё учитывается и всё приспосабливается с той же точностью, с той же механичностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системах атомов вещества и атомов энергии.

3. Роль живого в эволюции Земли.

На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом

4. Космическая роль биосферы в трансформации энергии.

Вернадский подчёркивал важное значение энергии и называл живые организмы механизмами превращения энергии. Можно рассматривать всю эту часть живой природы как дальнейшее развитие одного и того же процесса превращения солнечной световой энергии в действенную энергию Земли.

5. Принцип давления жизни.

Космическая энергия вызывает давление жизни, которое достигается размножением. Размножение организмов уменьшается по мере увеличения их количества.

6. Принцип растекания жизни.

Растекание жизни есть проявление её геохимической энергии. Живое вещество, подобно газу, растекается по земной поверхности в соответствии с правилом инерции. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные. Скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества.

7. Принцип автотрофности.

Автотрофными называют организмы, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых соединений другого организма.

8. Принцип поля жизни.

Жизнь целиком определяется полем устойчивости зелёной растительности, а пределы жизни - физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определённых условиях среды.

9. Принцип постоянства жизни.

Биосфера в основных своих чертах представляет один и тот же химический аппарат с самых древних геологических периодов. Жизнь оставалась в течение геологического времени постоянной, менялась только её форма. Само живое существо не является случайным созданием.

10. Принцип всюдности жизни.

Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу, и захват этот не закончился.

11. Принцип нахождения живых элементов.

Формы нахождения живых элементов: а) горные породы и минералы; б) магмы; в) рассеянные элементы; г) живое вещество.

12. Принцип постоянства количества живого вещества в биосфере.

Живое вещество является посредником между Солнцем и Землёй и, стало быть, либо его количество должно быть постоянным, либо должны меняться его энергетические характеристики в зависимости от внешних энергетических характеристик.

13. Принцип устойчивого равновесия.

Всякая система достигает устойчивого равновесия, когда её свободная энергия равняется или приближается к нулю, то есть когда вся возможная в условиях системы работа произведена.

По В. И. Вернадскому вещество биосферы состоит из 7 взаимодействующих, геологически закономерных частей:

1. Живое вещество. Представляет собой совокупность всех живых организмов, населяющих планету Земля, выраженную в их элементарном химическом составе, биомассе, энергии.

2. Биогенное вещество – вещество, созданное живым веществом планеты (созданное жизнью).; оно возникло в результате разложения остатков организмов, но еще не полностью минерализовано (уголь, нефть, битумы, известняки и др.).

3. Косное вещество – неживое вещество, образованное процессами, в которых живое вещество не принимало участия, например, изверженные и глубинные горные породы.

4. Биокосное вещество – структура из живого и косного вещества, которая создается одновременно косными процессами и живыми организмами, например, кора выветривания, почвы и природные воды.

5. Радиоактивное вещество – вещество, в состав которого входят элементы, ядра атомов которых нестабильны: уран, радий, радон и др.