Модуль 2

2.1 Понятия экосистемы и биосферы. Структура биосферы.

Экосистема – это любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами. Термин «экосистема» предложен в 1935 г. А. Тенсли, в дальнейшем теория экосистем разрабатывалась академиком В.Н. Сукачевым.

По характеру трофности и получения энергии экосистемы подразделяются на три группы: продуценты, консументы, редуценты.

Продукция экосистем. Важные параметры любой экосистемы – биомасса и ее прирост. Самой высокой биомассой обладают тропические леса, самой низкой – тундры и пустыни.

Классификация экосистем.В общем виде экосистемы подразделяются на естественные (луг, тундра, пустыня, лес, озеро, море, океан) и искусственные (город, агроэкосистема, аквариум, космический корабль).

По структурным признакам экосистемы подразделяются на: наземные (тундра, степь, саванна, хвойный лес, тропики); пресноводные (озеро, пруд, река, ручей, болото); морские (море, океан).

Резисторная стабильность – способность экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая неизменным свою структуру и функцию. Упругая стабильность - способность экосистемы восстанавливаться после того, как ее структура и функции были нарушены.

Биосфера – это самая крупная (глобальная) экосистема Земли, область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете (Н.Ф. Реймерс, 1990). В соответствии с определением В.И. Вернадского «Биосфера – это нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и верхняя часть литосферы Земли, населенная живыми организмами, область существования живого вещества».

Учение Э. Геккеля стало основой химической гипотезы эволюции, согласно которой сначала появились соединение углевода под действием химических и физических факторов. Появилась ядерная клетка – исходная форма для живых существ на земле.

Концепция А.И. Опарина основана на представлениях о восстановительной, окислительной и нейтральной составляющих первичной древней атмосферы Земли.

Вследствии сложных физико-химических процессов возникла первичная живая система - коллоидная слизь, проявлявшая функции ассимиляции и роста. Отдельные «капли» могли образовывать группы (колонии). В итоге произошел качественный скачок: сохранились лишь те «капли», которые заключали в себе материнские признаки и приобрели способность к воспроизводству. Это стало началом обмена веществ и в дальнейшем привело к функциональной специализации отдельных частей коацерватов. Считается, что капля превратилась в простейшее живое образование, т.е. в одноклеточный организм.

Новейшая концепция К. Вёзе при моделировании исходной самовоспроизводящейся системы наделяет ее свойствами, отражающими все последние достижения молекулярной биологии и биохимии.

Интересна космическая (химическая) гипотеза Г.В. Войткевича, согласно которой образование органического вещества происходит в космическом пространстве, которое заносится на землю космической пылью.

Основоположник современного учения о биосфере В.И. Вернадский, предполагал, что возникновение жизни и биосферы на Земле является неизбежным следствием эволюции космоса, и в особенности присутствия простейших органических веществ во Вселенной.

В обзоре развития жизни Коржэ, (1974) упоминаются находки остатков бактерий, живших 2,7 - 3,1 млрд. лет назад. Но развитие и обильные формы жизни и массы живого вещества сложились в Мировом океане значительно позже – 1,0-1,5 млрд. лет назад, что явилось началом формирования биосферы.

Биогеохимический круговорот – это часть биологического (биотического) круговорота, включающие обменный цикл химических веществ, тесно связанных с жизнью, главным образом углерода, воды, азота, фосфора, серы и биогенных катионов.

Выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический). Большой круговорот происходит в течение сотен тысяч или миллионов лет. Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, выветриванию, а продукты выветривания, в том числе и растворенные в воде вещества, сносятся потоками воды в Мировой океан. Здесь они образуют осадки, морские напластования. Глобальные медленные геотектонические изменения, опускание материков и поднятие морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что накопленные на дне морей и океанов вещества снова возвращаются на сушу.

Малый круговорот, являясь частью большого, состоит в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тканей растений, входят в состав органических веществ, обеспечивают жизнедеятельность самих растений, а также организмов-консументов. Продукты распада вещества после гибели растений попадают в распоряжение почвенной микрофлоры и мезофауны (бактерий, грибов, червей, моллюсков, простейших и др.), т.е. вновь вовлекаются в поток вещества и энергии.

Круговорот химических элементов (или веществ) из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии или энергии химических реакций носит название биогеохимического цикла.