тельности. Без точного знания последствий преобразования природы недопустимы никакие ее «улучшения».

Четвертый закон «Ничто не дается даром» обобщает предшествующие три закона, поскольку биосфера как глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было получено от нее человеком, должно быть возмещено. Если в одном месте что-нибудь прибудет, то в другом месте обязательно убудет. Платежа по этому векселю нельзя избежать, он может быть только отсрочен.

Несоблюдение этих законов приводит к экологическим катастрофам и является основной причиной экологического кризиса.

Тема 5. БИОСФЕРА И ЭКОЛОГИЯ

Сообщества живых организмов и их иерархия

Живые существа, населяющие нашу планету, удивительно разнообразны. Они отличаются друг от друга особенностями обмена веществ, строением клеток, подвижностью, размерами, продолжительностью жизни. Задача построения филогенетической системы органического мира весьма далека от своего разрешения в силу недостаточной изученности видового состава биосферы и сложности установления последовательности событий, удаленных от нас в историческом времени. Наиболее крупными систематическими категориями (таксонами) являются надцарства живых существ. Они делятся на царства, те, в свою очередь, могут включать в себя подцарства. Царства или подцарства делятся на отделы (у растений) или типы (у животных), далее идут классы, затем – порядки (или отряды), семейства, роды и, наконец, виды.

52

Большинством специалистов выделяются два биологических надцарства – прокариоты (доядерные организмы) и эукариоты (ядерные организмы). В надцарство прокариот объединяют организмы, клетки которых не имеют клеточного ядра, в надцарство эукариот – организмы, клетки которых имеют клеточное ядро. Надцарство доядерных организмов (procaryota) представлено одноклеточными организмами, сохранившими на протяжении длительной эволюции многие примитивные черты, свойственные первым древнейшим организмам Земли. Надцарство ядерных организмов (eucaryota). Эукариоты – организмы, представленные клетками с настоящим ядром, окруженным ядерной мембраной. Генетический материал ядра заключен в хромосомах, в которых ДНК связана с белками и с РНК.

Царство растений (Vegetabilia, или Plantae). Общее число известных видов растений превышает 350 тыс. Это автотрофные организмы, осуществляющие фотосинтез с выделением молекулярного кислорода, иногда вторичные гетеротрофы. Обычно растения подразделяются на 2 подцарства. Подцарство низших растений (Thallobionta). В это подцарство входят только водоросли, как одноклеточные, так и многоклеточные – растения, не имеющие эпидермы, устьиц и проводящего цилиндра. Подцарство высших растений (Embryobionta, или Telomobionta). Сюда относят только многоклеточные растения, наземные или вторичноводные.

Царство животных (Animalia). Известно около 1,5 млн ныне существующих видов животных, по мнению некоторых ученых – 15–20 млн видов. Подцарство простейших (Protozoobionta, или Protozoa). К этому подцарству относятся животные, организмы которых состоят из одной клетки или из колоний одинаковых клеток. Подцарство многоклеточных животных (Metazoobionta, или Metazoa). Составляющие тело многоклеточных животных клетки качественно (морфологически и физиологически) дифференцированы и образуют различные ткани и органы.

53

Царство грибов (Mycetalia, Fungi, или Mycota). В настоящее время известно свыше 100 тыс. видов грибов. Клетки грибов с плотной клеточной стенкой, как правило, хитиновой. Запасные углеводы представлены, главным образом, в форме гликогена. Грибы, как и животные, – гетеротрофные организмы; питание абсорбтивное, редко голозойное.

Биоразнообразие и устойчивость биосферы

Биосфера (дословно – сфера жизни)– это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.

Биосфера состоит из живого, или биотического, и неживого, или абиотического, компонентов. Биотический компонент – это вся совокупность живых организмов (по Вернадскому – «живое вещество»). Абиотический компонент – сочетание неорганических условий, в которых существуют живые организмы: нижняя часть атмосферы (15–20 км), верхняя часть литосферы и вся гидросфера. Биосфера мозаична по структуре и составу, отражая геохимическую и геофизическую неоднородность абиотического компонента (океаны, пресные водоемы, горы, равнины, и т. д.) и неравномерность в распределении живого вещества. Необходимым условием существования всех форм жизни на Земле является непрерывное осуществление потока энергии и круговорота веществ между биотическим и абиотическим компонентами биосферы.

Длительное, стабильное существование жизни на Земле в форме биосферы рассматривается современной наукой как процесс самоорганизации в открытой неравновесной системе планетарного масштаба. Основным источником энергии в биосфере является Солнце, стабильность существования биосферы в первую очередь зависит от постоянства его излучения. Мощность излучения Солнца достаточно

54

стабильна. Однако в истории Земли известны глобальные ритмические изменения климата. Одной из основных причин изменений климата считают небольшие вариации земной орбиты и наклона земной оси, которые меняют количество солнечной энергии, поступающей на Землю. Этого оказывается достаточно для заметных последствий в нелинейной системе «атмосфера – океан».

Кроме астрономических факторов, на величину потока энергии в биосфере могут влиять и планетарные факторы, такие, как прозрачность и химический состав атмосферы. Так, снижение прозрачности атмосферы, вызванное выбросами вулканического пепла при усилении сейсмической активности или ее запылением и задымлением в результате деятельности человека (промышленные выбросы, пожары, ядерные взрывы), может приводить к уменьшению количества энергии, фиксируемой фотосинтезирующими организмами, а значит, к уменьшению потока энергии в биосфере.

Наряду со стабильностью Солнца, неизменностью орбиты Земли и наклона ее оси, постоянством состава атмосферы важнейшим условием стабильного существования биосферы является сохранность функциональной организации ее биотического компонента. Ведь именно живые организмы, связанные пищевыми взаимодействиями, обеспечивают существование стабильных каналов распределения вещества и энергии.

Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере есть результат совместно протекающей эволюции взаимодействующих биологических систем – коэволюции. В конечном итоге, коэволюция приводит к увеличению разнообразия и сложности в природе. В этом представлении состоит суть концепции коэволюции. Согласно ей многообразие живых организмов – это основа организации и устойчивости биосферы.

55

Коэволюция биосферы и человека. Ноосфера. Проблема выживания

Вся жизнь человека связана с использованием им окружающего мира, совершенствованием орудий труда, направленных на добычу питания, улучшение жилищных условий и т. п.

Как показывает исторический анализ деятельности сообщества, начиная с периода овладения огнем, человек существенно изменил облик и содержание растительного и животного мира на планете. Совершенствование скотоводства и земледелия резко повлияло на почвенный состав поверхностного слоя земли. Следует отметить резкое влияние человека на природу во времена развития техники и энергетических машин. Например, в Англии в период XVII века были уничтожены почти все леса.

Единство человека и природы заставило задуматься о гармоничном развитии этого дуэта. Оказалось, что человек может своим разумом сильно влиять на окружающий мир.

Новое эволюционное состояние биосферы, при котором «homo sapiens» существенно может изменить ее, получило название ноосферы.

Качественные изменения биосферы связаны с появлением человека на Земле. Основные компоненты биосферы: атмосфера, литосфера, гидросфера – изменяются в зависимости от деятельности человека. В тех местах, где сосредоточено массовое промышленное производство, происходят выбросы в атмосферу оксидов серы и азота, что приводит к выпадению кислотных дождей и гибели растительного мира.

Гидросфера (водные ресурсы Земли) также подвергаются воздействиям различного вида, приводящим далеко не полезные последствия. Вода подвергается заражению.

Литосфера (плодоносящий слой поверхности Земли) составляет несколько десятков сантиметров по толщине. Неправильные условия эксплуатации земной полезной литосферы приводит к эрози-

56