36, Структура современной экологии
Основные разделы – общая экология (биоэкология), геоэкология, экология человека, социальная экология и прикладная экология.
В общ экологии выделяются подразделения, изучающие органический мир на уровне особи (организма), популяции, вида, экосистемы (биоценоза) и биосферы. В связи с этим выделяют аутэкологию (экологию особей), демэкологию (экологию популяций) и синэкологию (экологию сообществ).
Задачей аутэкологии является установление тех пределов физико-химических факторов, которые организм выбирает из всего диапазона их значений для своего существования, т.е. она изучает взаимоотношения особей с внешней средой. Сам термин «аутэкология» был введен Шретером в 1896 г.
Демэкология изучает естественные группировки особей одного вида (популяции). Ее задачей является выяснение условий, при которых формируются популяции, изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений.
Синэкология или экология сообществ (биоценология) изучает экосистемы и биоценозы, пути их формирования и развития, структуру и динамику, взаимодействие с физико-химическими факторами среды, продуктивность.
Глобальная экология разрабатывает проблемы биосферы в целом.
Между всеми подразделениями и направлениями экологии существует взаимосвязь. Таким образом, в зависимости от того, на что обращается основное внимание (особь, популяция, биоценоз), проводятся аут-, дем- или синэкологические исследования.
37, Общее понятие о биосфере
Биосфера – оболочка земного шара, в которой распространены живые существа. Термин введен в 1875 Зюссом. Еще раньше Ламарк, не употребляя термин «биосфера», отметил роль жизни в формировании земной коры. На рубеже XIX-XX вв. идея о глобальном влиянии жизни на природные явления была обоснована Докучаевым. Учение о биосфере разработано Вернадским, опублик в 1926 г. свой труд «Биосфера».
Положения учения В.И.Вернадского о биосфере сочетают подходы его предшественников. С одной стороны, он рассматривает биосферу как оболочку Земли, в которой существует жизнь. (различает газовую (атмосфера), водную (гидросфера) и каменную (литосфера) оболочки земного шара как составляющие биосферы. С другой стороны, биосфера – не просто пространство, в котором обитают живые организмы; ее состав определяется деятельностью живых организмов. Она представляет собой результат их совокупной химической активности в настоящем и прошлом. Всю совокупность живых организмов Вернадский обозначил термином «живое вещество», противопоставляя его косному веществу, к которому относил все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Третья категория вещества в биосфере, по Вернадскому, - это биокосное вещество. Сюда он причислял комплекс взаимодействующих живого и косного веществ. Наконец, существует биогенное вещество – геологические породы, созданные деятельностью живого вещества. Многообразие форм жизни создают основу круговорота веществ и потоков энергии. В этом специфика и залог устойчивости биосферы как уникальной оболочки земного шара.
биосфера, по Вернадскому, представляет собой одну из геологических оболочек земного шара, глобальную систему Земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов – живого вещества. Человечество входит в эту систему как ее составная часть. 38, Функциональные связи в биосфере
Части биосферы (гидросфера, атмосфера и литосфера) тесно связаны друг с другом, составляя вместе единую функциональную систему. Так, почва многими своими функциями объединена с гидросферой и атмосферой. С гидросферой ее связывает постоянный вынос почвенных вод в водоемы разных типов. При этом именно на уровне почвы поверхностные воды трансформируются в грунтовые, которые участвуют в формировании речного стока. Переносимые водой почвенные соединения участвуют в формировании биопродуктивности водоемов. Сорбционные свойства почвы образуют фильтр, защищающий водоемы от загрязнений. Поглощая и отражая солнечную радиацию, почва выступает как фактор энергетического баланса биосферы и связывается с атмосферными процессами. В частности, почвенные процессы участвуют в регулировании влагооборота атмосферы и ее газового режима. С литосферой почва связана генетически: она возникла из верхних слоев литосферы и своей жизнедеятельностью способствует дальнейшему геохимическому преобразованию этих слоев. В то же время почва служит источником вещества для образования минералов, горных пород, полезных ископаемых и способствует переносу накопленной солнечной энергии в глубь литосферы. Значение почвы в биосфере можно определить как связующее звено биологического и геологического круговоротов.
Функциональная взаимосвязь атмосферы и гидросферы – это прежде всего круговорот воды: пополнение гидросферы за счет атмосферных осадков и возврат воды в атмосферу путем испарения с поверхности. Во-вторых, это энергетические связи (прямые – через тепловое излучение и опосредованные – через процессы фотосинтеза). Наконец, химические связи (растворение в воде кислорода и углекислого газа). Последний процесс поддерживает динамическое равновесие в водной среде.
В целом, взаимосвязь составных частей биосферы превращает ее в саморегулирующуюся экосистему, обеспечивающую круговорот веществ. Особое положение в этой функции имеют живые организмы, сумму которых Вернадский назвал живым веществом. Масса живого вещества в биосфере составляет примерно 2400 млрд т, что соответствует всего лишь 1/2100 массы атмосферы Земли. Общая толщина биосферы – 1/320 радиуса Земли – характеризует ее как тонкую пленку на поверхности планеты. Но именно она играет основную роль в процессах круговорота. Биохимические реакции, протекающие в живых организмах, осуществляются с участием ферментов (биологических катализаторов) и по скорости в тысячи раз превосходят реакции в неорганическом мире. Напр., жиры и углеводы окисляются в организмах при температуре 37˚С и даже ниже, тогда как в абиотических условиях те же реакции требуют 400-500˚С. Высокая химическая активность живого вещества способствует постоянному вовлечению в круговорот элементов, извлекаемых из горных пород. В лабораторных опытах плесневый грибок за неделю высвободил из базальта 3 % кремния, 11 % алюминия, 59 % магния и 64 % железа. При таких масштабах оборота биологически значимые химические элементы постоянно проходят через глобальный круговорот с участием живых организмов. На высокой активности живого вещества основываются и регуляторные процессы в биосфере. Так, продукция кислорода поддерживает озоновый экран и, как следствие, относительное постоянство потока лучистой энергии, достигающего поверхности Земли.
Высокая способность биосферы к саморегуляции лежит в основе гипотезы Геи, согласно которой живой мир Земли рассматривается как единый сверхорганизм, связанный с неживым окружением и постоянно поддерживающий условия собственного существования. Такая позиция упрощает представление о сложных связях в биосфере. Но деятельность живых организмов оказывает обратное влияние на биосферу, изменяя состав и свойства основных сред жизни.