2.2. Живое и биокосное вещество биосферы

Согласно В.И. Вернадскому, которому принадлежит развернутое учение о биосфере (1919, 1926 гг.), вещество биосферы состоит из:

• живого вещества – биомассы современных живых организмов;

• биогенного вещества – детрита (мертвого органического вещества), торфа, угля, нефти и газа биогенного происхождения;

• биокосного вещества – смеси биогенных веществ с минеральными породами (почва, илы, часть осадочных корбанатов);

• косного вещества – горных пород, минералов, осадков.

По данным, основанным на содержании энергии или углерода, количества живого, биогенного и биокосного вещества в биосфере соотносится как 1:20:4000.

Благодаря способности трансформировать солнечную энергию и энергию химических связей живое вещество выполняет ряд фундаментальных биогеохимических функций планетарного масштаба:

Газовая функция.Концентрационная функция.Окислительно-восстановительная функцияИнформационная функция.

Все вместе перечисленные функции образуют средообразующую функцию.Окружающая нас среда – это не возникшая когда-то фиксированная физическая данность, а живое дыхание природы, каждое мгновенье создаваемое работой множества живых существ. Деятельность живых организмов обусловила современный состав атмосферы, от которой зависит радиационный и тепловой режимы на планете, спектральный состав достигающего поверхности Земли солнечного света. Растительный покров существенно определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности больших пространств. Живые организмы играют ведущею роль в самоочищении воздуха, рек, озер. Благодаря животным, растениям и микроорганизмам создается почва и поддерживается ее плодородие. Наконец, биота одарила человека пищей, одеждой и множеством других веществ, создав уникальное сообщество разнообразных организмов – главное богатство планеты и окружающей человека среды.

2.3. Структурные уровни биосферы

Представление о структурных уровнях организации живых систем сформировалось под влиянием открытия клеточной теории строения живых тел. Наиболее распространенным является выделение следующих уровней организации живого:

1. Организменный уровень.

2. Популяционно-видовой (первый надорганизменный) уровень образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного вида. Этот уровень чрезвычайно важен для исследования эволюции живого.

3. Второй надорганизменный уровень организации живого составляют различные системы популяций, которые называют биоценозами.

4. Третий надорганизменный уровень организации содержит в качестве элементов разные биоценозы и в большей степени характеризуется зависимостью от многочисленных условий своего существования (географических, климатических, атмосферных и т.п.). Для его обозначения академик В.Н. Сукачев ввел термин биогеоценоз.

5. Четвертый надорганизменный уровень биосферный – включающий всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой.

Разделение живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Но все биологи согласны с тем, что в мире живого существуют ступенчатые уровни, своего рода иерархии. Представление о них наглядно отражает системный подход в изучении природы, который помогает глубже понять ее.

Биосфера - глобальная экосистема. Жизнь в самых своих разнообразных проявлениях пронизывает водную, воздушную, твердую земную части биосферы.

Атмосфера, гидросфера, литосфера представляют собой особую, неповторимую среду жизни. Эта специфика определяет своеобразие жизненных форм, развивающихся в каждой такой среде.

Вода – среда плотная, в ней возможно существование взвешенных организмов, например планктона. Отсюда и особая форма движения жителей вод: они могут существовать не только у дна. Поэтому жизнь пронизывает водную толщу от поверхности до самого дна – на все 11 с лишним километров. Характер движения обуславливает форму тел – обтекаемую, как у рыб, расплывчатую, как у медуз, и т.д.

Относительно небольшое количество кислорода, растворенного в воде, сформировало сложную систему газообмена: неоднородность химического состава морской воды (это не просто вода, но всегда раст-вор со множеством компонентов) выработала особые приспособления для поддержания стабильности внутренней среды, например ионного состава.

Атмосфера – среда менее плотная, и потому все ее обитатели не могут долгое время существовать в отрыве от поверхности земли. Нет животных, которые парили бы в воздухе постоянно.

Почва – структурное образование. Здесь важны такие качества, как способность, например, рыть землю.

Таким образом, жизнь на нашей планете воплощается во множестве форм и на разных уровнях. Но при этом все формы и проявления жизни связаны сложными взаимоотношениями и объединены единый комплекс жизни – биосферу.

Биосфера представляет собой глобальную экологическую систему, в свою очередь, состоящую из множества других экосистем, разнообразных по виду и сложности.

Экосистема – основная функциональная единица биосферы, включающая в себя организмы (биотические сообщества) и абиотическую среду.

Причем каждая из этих частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в этом виде, в каком она существует. Другими словами, экосистема – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом.

Примеры: лес, озеро, пилотируемый космический корабль, аэротенк, горшок с цветами, луч, теплица с растениями, капля воды с ее микробным населением и др.

Близким понятием к экосистеме, но более узким является «биогеоценоз».

Биогеоценоз («биос» - жизнь, «гео» - Земля, «ценоз» - сообщество) означает конкретный участок земной поверхности, занятый растительным сообществом (фитоценоз) с характерным населением животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробиоценоз), с определенным видом почвы, условий увлажнения и т.п. Растительность, животное население и микроорганизмы объединяются под общим названием – биоценоз, а участок земной поверхности, который занимает лишний биоценоз, носит название биотопа (греч. «топос» - место) или экотопа. Таким образом, биогеоценоз – это биоценоз и биотоп, вместе взятые, а биоценоз активно взаимодействует со средой обитания – биотопом.

Растения берут из почвы воду и растворенные в ней минеральные вещества, а сами обогащают ее органическими веществами, из воздуха берут углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород, увлажняют воздух. Дождевые черви питаются органическими веществами почвы, разрыхляют ее, удобряют ее своими экскрементами, улучшают ее структуру. Все организмы, входящие в биогеоценоз, связаны друг с другом пищевыми и конкурентными отношениями из-за мест для обитания и пр.

Таким образом, любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экосистема может считаться биогеоценозом. Биогеоценозы – это сугубо наземные образования с четкими границами растительных сообществ. Биогеоценоз – элементарная единица биосферы. Образно говоря, человек вырубает не леса, а биогеоценозы, выбрасывает отходы не в окружающую среду, а в биогеоценозы, преобразует не природу, а участки биосферы, т.е. взаимодействует со сложно организованной и развивающейся по определенным законам структурной единицей биосферы – биогеоценозом.

Антропогенная деятельность всегда направлена на биогеоценозы (экосистемы), вне которых нет жизни на Земле.