2.Основы биоэкологии

2.1. Биосфера и человек. Учение о биосфере было создано и развито в 20-30 г хх в в.И.Вернадским. В основе учения Вернадского лежат представления:

1. о планетарной геохимической роли живого вещества, рассматриваемого как биогеохимический фактор (химический состав, масса, энергия);

2. об организованности биосферы, являющейся продуктом сложного превращения вещественно-энергетических и информационных потоков живым веществом за время геологической истории Земли.

По определению Вернадского биосфера Земли это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов. Биосфера – или оболочка жизни включает не только область жизни (биогеосферу, фитогеосферу, геомериду, витасферу) но и другие структуры земли, генетически связанные с живым веществом. Биосфера занимает нижнюю часть атмосферы (до 12-15 км), гидросферу и литосферу до глубины ~3-5 км с остатками ископаемых организмов. Границы биосферы изменяются по мере проникновения человека в космос и глубины Земли.

Под биогеосферой понимается оболочка земного шара, в которой сконцентрировано живое вещество планеты; расположена на границе контакта поверхности Земли и воздушного океана. Толщина биогеосферы колеблется от нескольких метров или десятков метров на суше до сотен метров в морях. Биосфера в отличие от биогеосферы распространяется на большие высоты в атмосфере и глубины в литосфере и гидросфере. Биогеосфера – единственная оболочка Земли, в которой возможно постоянное существование человека. Из биогеосферы человек черпает большинство необходимых ему ресурсов: кислород, воду, продовольствие и др. Одновременно это объект воздействия деятельности человека. Синонимы биогеосферы: слой сгущений жизни, пленка жизни, витасфера, фитогеосфера, эпигенема, геомерида.

Б

12

иогеосфера представляет собой планетарную совокупность биогеоценозов. Биогеоценоз – взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии. Однородные по условиям участки воды или суши (рельеф, почвы, климат и т.п.), заселенные живыми организмами называются биотопами (местами жизни). Сообщество организмов, населяющих биотоп, называется биоценозом или биомом. К живым компонентам биогеоценоза, составляющим биоценоз, относятся автотрофные и гетеротрофные организмы.

Автотрофными или продуцентами называются организмы, синтезирующие из неорганических веществ необходимые органические вещества. Этой способности лишены человек, почти все животные и некоторые растения (паразитные и сапрофитные, т.е. питающиеся органическими веществами отмерших растений или выделениями живых; сапрофиты осуществляют разложение трупов и выделений животных до воды, углекислого газа, аммиака и других неорганических веществ). Автотрофные организмы синтезируют органическое вещество за счет фотосинтеза (фотосинтетики; высшие растения и водоросли, содержащие хлорофилл) или за счет энергии иных химических реакций (хемосинтетики; почвенные бактерии, железобактерии, серобактерии).

Гетеротрофными или консументами называют организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения. К гетеротрофным организмам относятся все животные и человек, а также некоторые растения (грибы, паразиты, сапрофиты) и микроорганизмы. Ряд организмов обладает способностью к смешанному типу питания (насекомоядные растения: росянка, пузырчатка и др.). Гетеротрофные организмы подразделяются также на деструкторов, разрушающих остатки мертвых растений и животных (черви, мокрицы, раки и др) и редуцентов, превращающих органические остатки мертвых организмов в неорганические вещества (сапрофаги:грибы, бактерии).

К косным компонентам биогеоценоза относятся приземный слой атмосферы с её газовыми и тепловыми ресурсами, солнечная энергия, почва с её водо-минеральными ресурсами и частично земная кора с продуктами выветривания. В водных биогеоценозах к косным компонентам относится и вода с растворенными в ней веществами.

О

13

собо важную роль в биогеоценозах играют высшие и низшие зеленые растения, дающие основную массу первичных органических соединений, энергия и вещество которых используется самими растениями и по цепям питания (пищевые или трофические цепи) всеми гетеротрофными организмами. Зеленые растения через процессы фотосинтеза и дыхания поддерживают баланс кислорода и углекислого газа в атмосфере, а через транспирацию (испарение воды растением) участвуют в круговороте воды. Зеленые растения определяют состав и пространственное размещение в биогеоценозе животных и микроорганизмов.

Деструкторы и редуценты определяют превращение остатков организмов в минеральные вещества, формирование и свойства почвы.

Косные компоненты биогеоценоза служат источником энергии и исходных неорганических веществ.

Любой биогеоценоз характеризуется видовым разнообразием, численностью и плотностью популяции каждого вида, биомассой и продуктивностью.

Видовое разнообразие определяется числом видов живых организмов, населяющих биогеоценоз.

Численность определяется поголовьем животных или количеством растений на данной территории.

Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу площади.

Биомассой называется общая совокупность растительных и животных организмов на данной территории на момент наблюдения.

Первичной продуктивностью называют прирост биомассы растений в процессе фотосинтеза за единицу времени на единице площади. Вторичной продуктивностью называют биомассу, образованную гетеротрофными организмами за единицу времени на единице площади.