- •ЭкологИя Курс лекций
- •Оглавление
- •Глава 1. Структура и функции биосферы 6
- •Глава 2. Глобальные проблемы биосферы 101
- •Глава 3. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы 185
- •Введение
- •Глава 1. Структура и функции биосферы Лекция 1. Введение в дисциплину
- •1.1. История формирования науки экология
- •1.2. Структура, свойства, задачи и объект экологии
- •1.3. Современная экологическая ситуация на планете
- •Лекция 2. Биосфера
- •2.1. Понятие биосферы. Границы биосферы
- •2.2. Учение в. И. Вернадского о биосфере
- •2.3. Концепция экосистемы. Распределение экосистем по широтам и высотным зонам
- •Лекция 3. Среды жизни. Организм и среда
- •3.1. Среды жизни на Земле
- •3.2. Экологические факторы и адаптации организмов к их воздействию. Экологические законы и правила
- •Лекция 4. Экосистема
- •4.1. Взаимодействия между видами в сообществах
- •4.2. Эмерджентные свойства экосистем
- •4.2.1. Видовая структура экосистемы
- •4.2.2. Трофическая структура экосистемы
- •Лекция 5. Популяция
- •5.1. Понятие популяции
- •5.2. Основные характеристики популяции
- •5.3. Структура популяции
- •5.4. Законы изменения численности популяции
- •5.5. Экологические стратегии популяций
- •Лекция 6. Круговороты веществ в экосистемах
- •6.1. Круговорот воды
- •6.2. Круговорот кислорода
- •6.3. Круговорот углерода
- •Лекция 7. Поток энергии в биосфере
- •7.1. Общая схема превращения энергии в экосистеме. Понятие продукции и продуктивности
- •7.2. Первичная продуктивность крупных биомов Тундры
- •Лесные ландшафты (влажные тропические леса, широколиственные леса, тайга)
- •Травянистые ландшафты (степи, прерии, пампы)
- •Пустыни
- •Пути повышения продуктивности естественных экосистем
- •Пути повышения продуктивности искусственных экосистем
- •Индустриальная технология выращивания растений
- •7.3. Изменения продуктивности и биомассы в ходе смены (сукцессии) экосистем
- •Литература к главе 1
Лекция 2. Биосфера
Понятие биосферы. Границы биосферы. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Концепция экосистемы. Распределение экосистем по широтам и высотным зонам
2.1. Понятие биосферы. Границы биосферы
Термин биосфера введен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом, который рассматривал биосферу главным образом как топологическое образование, т. е. пространство, заполненное жизнью. К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы.
В. И. Вернадский (1863–1945) использовал этот термин и создал науку с аналогичным названием. Если с понятием «биосфера», по Э. Зюссу, связывалось только наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой и газообразной) живых организмов, то, по В. И. Вернадскому, им отводится роль главнейшей геохимической силы. При этом в понятие биосферы включается преобразующая деятельность организмов не только в границах распространения жизни в настоящее время, но и в прошлом.
Биосфера – область «жизни», пространство на поверхности земного шара, в котором обитают живые существа. «Биосферой называется та часть земного шара, в пределах которой существует жизнь» [Хатчинсон, 1972. С. 9].
Особенности биосферы как особой оболочки земного шара:
1. Достаточное количество кислорода и углекислого газа.
2. Достаточное количество жидкой воды.
3. Благоприятный термический режим, исключающий как слишком высокие температуры (вызывающие свертывание белков), так и слишком низкие (прекращающие работу ферментов).
4. Наличие «прожиточного минимума» элементов минерального питания. Недостаток их ощущается на больших площадях в океанах, однако отсутствие жизни по этой причине наблюдается крайне редко.
5. Сверхсоленость водной среды, превышающая концентрацию солей в морской воде примерно в 10 раз. Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей выше 270 г/л.
6. В биосферу постоянно поступает солнечная энергия. Источником энергии, от которого зависит жизнь на Земле, является Солнце. На современной Земле энергия солнечного излучения включается в биологический круговорот только через фотосинтез: зеленые и пурпурные, сине-зеленые бактерии, фитопланктон и высшие растения. Все эти организмы обитают в той части биосферы, которая получает днем солнечную энергию, – атмосфера, поверхность суши и верхние слои воды (до 100 м и глубже).
По современным представлениям биосфера в атмосфере простирается примерно до озонового экрана (у полюсов 8–10 км, у экватора 17–18 км и над остальной поверхностью Земли до 20–25 км). За пределами озонового слоя жизнь невозможна вследствие наличия губительных космических ультрафиолетовых лучей. Гидросфера практически вся, в том числе и самая глубокая впадина (Марианская) Мирового океана (11 022 м), занята жизнью. К биосфере следует относить также и донные отложения, где возможно существование живых организмов. В литосферу жизнь проникает на несколько метров, ограничиваясь в основном почвенным слоем, но по отдельным трещинам и пещерам она распространяется на сотни метров.
Как оболочка Земли биосфера имеет несколько неправильную форму, поскольку она окружена неопределенной «парабиосферной» областью, в которой жизнь присутствует только в покоящемся состоянии, в виде спор грибов и бактерий. «Парабиосфера (от гр. «пара» - у, возле, при) – зона, примыкающая к биосфере сверху» [Хатчинсон, 1972. С. 10].