Понятие о биосфере

Первые экосистемы, которые существовали на ранних этапах развития биосферы, были населены чрезвычайно мелкими анаэробными гетеротрофами, питающихся органическим веществом, синтезированной в ходе абиотических процессов. Впоследствии произошел, по образному выражению Ю. Одум, "популяционный взрыв" автотрофных водорослей, превративший атмосферу из восстановительной в кислородную. Впервые термин "биосфера" - "сфера жизни" - был использован австрийским ученым Эдуардом Зюссом еще в XIX в. (1875). Однако он не дал определения этого понятия. Современное его толкование, которое принято во всем мире, принадлежит украинскому ученому В.И. Вернадскому - первому президенту Украинской академии наук. Научные представления о биосфере как "живую оболочку" Земли ученый изложил в своих лекциях, прочитанных в Карловом университете в Праге и Сорбонне в Париже в течение 1923-1924 гг Впоследствии эти положения были обобщены и сведены в книге "Биосфера" (1926). Итак, биосфера - это оболочка Земли, включающая части атмосферы, гидросферы и литосферы, заселенные живыми организмами.

В.И. Вернадский подчеркнул отличительные особенности биосферы, в частности:
биосфера представляет оболочку жизни - область существования живого вещества;
биосферу можно рассматривать как участок Земной коры, занятой трансформаторами, которые переводят космические излучения в деятельную земную энергию - электрическую, химическую, механическую, тепловую и т. д.

Биосфера в современном понимании - это глобальная открытая система со своим "входом" (поток солнечной энергии, поступающего из космоса) и "выходом" (образованные в процессе жизнедеятельности организмов вещества, которые по разным причинам «выпали» из биологического круговорота, так называемый выход "в геологию" - каменный уголь, нефть, осадочные породы и т.д.). С позиций кибернетики эта гигантская система, которая, как и ее составляющие - биогеоценозы, описывается как "черный ящик". Процессы, происходящие внутри него, закодированные природой. Можно с уверенностью утверждать, что система в ее основных чертах является саморегулируемой, самоорганизованной.

Экологи объясняют самоорганизацию системы информации, которая пронизывает экосистему. Она содержится в живых организмах, в их генетическом коде и способности адаптироваться к изменениям условий среды. Итак, саморегулирование экосистемы обеспечивается живыми организмами. Такой подход дает основания считать биосферу централизованной кибернетической системой, поскольку в ней один элемент (подсистема) - живые организмы - играет доминирующую, центральную роль в функционировании системы в целом. Стоит напомнить, что сегодня на Земле существует около 2 млн видов организмов, из них доля растений составляет 500 тысяч видов, а животных - 1,5 млн видов.

Исходя из экосистемных представлений можно утверждать: видовое разнообразие - это не просто некая арифметическая величина, ниже которой не должен опускаться живой мир, а реальная потребность буквально каждого сущего на планете вида в трофических звеньях биогеоценозов и биосферы в целом. Эти виды необходимо сохранить ради нормального функционирования современной биосферы, которая и сегодня эволюционирует, обогащая видовое разнообразие.

По данным украинского палеоботаника А.П. Фесуненко, количество родов высших растений составила: в силуре (около 400 млн лет назад) - 1 род, в девоне (350 млн) - 36, в интервале от карбона до триаса (200 млн) - 150-200, от юры до неогена ( 160 млн до нынешних дней) - 250-330. Следовательно, обогащение видового разнообразия, что хорошо иллюстрируют приведенные факты, - это общая тенденция современного развития биосферы, которая способствует устранению внешних и внутренних препятствий и поддержке системы в состоянии гомеостаза.

Ю. О дум (1986) приводит выдержку из одной из американских программ (программа сохранения генетических ресурсов, руководитель Дэвид Кофтон, Калифорния), в которой изложена точка зрения ученых по поводу Глобальной угрозы потери видового разнообразия: "Биологическое разнообразие животных, растений и микроорганизмов составляет фактор фундаментальной важности для выживания человечества ". Термин "генетические ресурсы" можно определить как генетическое разнообразие, которое играет решающую роль в удовлетворении всех потребностей общества.

Характерная особенность биосферы как "пленки жизни" - это ее гетерогенность, мозаичность, причем каждый отдельный однородная участок ("биогеоценоз", "экосистема") способна к саморегуляции и полного самовосстановления биоты. Экосистемы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом, образуя вместе гигантский круговорот веществ в пределах биосферы.

Комментарии к статье:

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем




Новое на сайте


Леса юга Сибири и современное изменение климата


По данным информационной системы «Биам» построена ординация зональных категорий растительного покрова юга Сибири на осях теплообеспеченности и континентальности. Оценено изменение климата, произошедшее с конца 1960-х по 2007 г. Показано, что оно может вести к трансформации состава потенциальной лесной растительности в ряде регионов. Обсуждаются прогнозируемые и наблюдаемые варианты долговременных сукцессии в разных секторно-зональных классах подтайги и лесостепи.


Каждая популяция существует в определенном месте, где сочетаются те или иные абиотические и биотические факторы. Если она известна, то существует вероятность найти в данном биотопе именно такую популяцию. Но каждая популяция может быть охарактеризована еще и ее экологической нишей. Экологическая ниша характеризует степень биологической специализации данного вида. Термин "экологическая ниша" был впервые употреблен американцем Д. Гриндель в 1917 г.


Экосистемы являются основными структурными единицами, составляющих биосферу. Поэтому понятие о экосистемы чрезвычайно важно для анализа всего многообразия экологических явлений. Изучение экосистем позволило ответить на вопрос о единстве и целостности живого на нашей планете. Выявления энергетических взаимосвязей, которые происходят в экосистеме, позволяющие оценить ее производительность в целом и отдельных компонентов, что особенно актуально при конструировании искусственных систем.


В 1884 г. французский химик А. Ле Шателье сформулировал принцип (впоследствии он получил имя ученого), согласно которому любые внешние воздействия, выводящие систему из состояния равновесия, вызывают в этой системе процессы, пытаются ослабить внешнее воздействие и вернуть систему в исходное равновесное состояние. Сначала считалось, что принцип Ле Шателье можно применять к простым физических и химических систем. Дальнейшие исследования показали возможность применения принципа Ле Шателье и в таких крупных систем, как популяции, экосистемы, а также к биосфере.


Тундры


Экосистемы тундр размещаются главным образом в Северном полушарии, на Евро-Азиатском и Северо-Американском континентах в районах, граничащих с Северным Ледовитым океаном. Общая площадь, занимаемая экосистемы тундр и лесотундры в мире, равно 7 млн ​​км2 (4,7% площади суши). Средняя суточная температура выше 0 ° С наблюдается в течение 55-118 суток в год. Вегетационный период начинается в июне и заканчивается в сентябре.


Тайгой называют булавочные леса, широкой полосой простираются на Евро-Азиатском и Северо-Американской континентах югу от лесотундры. Экосистемы тайги занимают 13400000 км2, что составляет 10% поверхности суши или 1 / 3 всей лесопокрытой территории Земного шара.
Для экосистем тайги характерна холодная зима, хотя лето достаточно теплое и продолжительное. Сумма активных температур в тайге составляет 1200-2200. Зимние морозы достигают до -30 ° -40 °С.


Экосистемы этого вида распространены на юге от зоны тайги. Они охватывают почти всю Европу, простираются более или менее широкой полосой в Евразии, хорошо выраженные в Китае. Есть леса такого типа и в Америке. Климатические условия в зоне лиственных лесов более мягкие, чем в зоне тайги. Зимний период длится не более 4-6 месяцев, лето теплое. В год выпадает 700-1500 мм осадков. Почвы подзолистые. Листовой опад достигает 2-10 тонн / га в год. Он активно вовлекается в гумификации и минерализации.


Тропические дождевые леса - джунгли - формируются в условиях достаточно влажного и жаркого климата. Сезонность здесь не выражена и времени года распознаются по дождливым и относительно сухим периодами. Среднемесячная температура круглогодично держится на уровне 24 ° - 26 ° С и не опускается ниже плюс восемнадцатого С. Осадков выпадает в пределах 1800-2000 мм в год. Относительная влажность воздуха обычно превышает 90%. Тропические дождевые леса занимают площадь, равную 10 млн. кв. км.