26. Биосфера. Дать определение

Биосфера – «область жизни», пространство на поверхности земного шара, в котором распространены живые существа. Термин в таком виде был введен австрийским геологом Эдуардом Зюссом (1875). Обсуждая особенности Земли как планеты, он писал: «Одно кажется чужеродным на этом большом, состоящем из сфер небесном теле, а именно органическая жизнь… На поверхности материков можно выделить самостоятельную биосферу». Т. е. термин «биосфера» был употреблен в топологическом смысле и вошел в обиход, не имея четкого определения.

Развернутое учение о биосфере было разработано акад. В.И.Вернадским (1926, «Биосфера»). Он рассматривал биосферу как оболочку Земли, различая газовую (атмосфера), водную (гидросфера) и каменную (литосфера) оболочки земного шара, подчеркивая также, что состав биосферы определяется деятельностью живых организмов, является результатом их совокупной химической активности в настоящем и прошлом.

Всю совокупность живых организмов он обозначал термином живое вещество, противопоставляя его косному веществу, к которому относил все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими.

27. Основные законы экологии

Основные законы экологии, сформулированные Барри Коммонером (1971), кратко можно представить так:

1. Все связано со всем (всеобщая связь процессов и явлений в природе);

2. Все должно куда-то деваться (любая природная система может развиваться только за счет использования энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды);

3. Природа «знает» лучше (пока мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы легко можем навредить природе, пытаясь ее улучшить);

4. Ничто не дается даром (глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничто не может быть выиграно или потеряно, не может быть объектом всеобщего улучшения; все извлеченное в процессе человеческого труда должно быть возмещено).

Среди других законов, принципов и правил можно отметить следующие:

• вещество, энергия, информация и качество отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих факторов вызывает функциональные, структурные, качественные и количественные изменения всех систем и их иерархии;

• слабые воздействия могут и не вызывать ответных реакций природной системы, но, накопившись, они приведут к развитию бурного, непредсказуемого динамического процесса (Х. Боумен);

• жизненные возможности лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых близки к необходимому экосистеме минимуму, снижение их ведет к гибели организма или разрушению экосистемы (Ю. Либих);

• экосистема, потерявшая часть своих элементов, не может вернуться в первозданное состояние;

• сокращение естественной биоты в объеме, превышающем пороговое значение, лишает окружающую среду устойчивости, которая не может быть восстановлена путем создания очистных сооружений и перехода к безотходному производству (В.Г. Горшков);

• лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма по отношению к данному фактору (В. Шелфорд);

• при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в сторону того процесса, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется (Ле Шателье-Браун);

• явление, удаленное во времени и пространстве, кажется менее существенным (в природопользовании этот принцип особенно часто становится основой неверных практических действий);

• неожиданное усиление болезнетворности (способности вызывать инфекционные заболевания) возникает при введении нового инфекционного организма в экосистему, где нет механизмов регуляции его численности, при этом для экосистемы изменяется среда жизни;

• виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне устойчивое, внешне единое и взаимно увязанное системное целое (К. Мебиус-Г.Ф. Морозов);

• вид организма может существовать до те пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям;

• экологическая ниша, т.е. место вида в природе, обязательно заполняется. Например, в бамбучниках о. Сахалин нет мелких хищников (эти зверьки обитают в долинах многочисленных рек и на водоразделы не заходят), и их экологическую нишу заполнили серые крысы – грызуны, обладающие наклонностями хищников;

• конкурирующие в сфере использования конкретных природных систем отрасли хозяйства неминуемо наносят ущерб друг другу – и тем сильнее, чем значительнее они изменяют совместно эксплуатируемый экологический компонент или всю экологическую систему в целом;

• в ходе эксплуатации природных систем нельзя переходить пределы, позволяющие этим системам сохранять свойства самоподдержания (самоорганизации и саморегуляции);

• «жесткое», как правило, техническое, управление природными процессами чревато цепными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемыми.

Основные законы аутэкологии. Аутэкология изучает взаимодействия отдельной особи (организма) со средой обитания (окружающей средой).

В биосфере выделяют четыре среды обитания:

• водная;

• воздушная (наземная);

• почвенная;

• тело другого организма.

3. Закон биологической устойчивости (реакции особи на экологический фактор): физиологическая активность особи (скорость роста, размножения и т.д.) достигает наивысших значений при оптимальных параметрах среды (в зоне оптимума экологических факторов) и угнетается при значениях, близких к экстремальным (в зоне пессимума).

4. Закон лимитирующего фактора (Ю. Либиха): результирующую устойчивость особи определяет самое слабое звено его потребностей, т.е. фактор, значение которого ближе к экстремальному.

5. Закон равнозначности факторов среды: все экологические факторы одинаково важны для жизнедеятельности организма, нельзя игнорировать ни одного из них.

6. Закон совместного действия экологических факторов (является следствием из закона Либиха): физиологическая активность особи зависит от действия всех факторов среды одновременно, оказывающих комплексное влияние (потенцирование или ингибирование действия друг друга).

7. Закон оптимальности: параметры системы (экосистемы, организма) всегда строго отвечают ее функциям. Или, любая экосистема с максимальной эффективностью функционирует в определенных пространственных и временных границах, при определенных ее размерах и других характеристиках.

Следствия: правило Бергмана: в пределах биовида, распространенного от тропиков до Полярного круга, масса и размеры особей растут в направлении от теплых зон к холодным.

Правило Аллена: конечности и выступающие части тела животных тем меньше, чем меньше средняя температура среды. Целью является уменьшение (увеличение) теплоотдачи.

28. Популяция. Основные характеристики

Популяция – совокупность особей одного вида, обитающая на общей территории на протяжении многих поколений.

Вид – совокупность организмов с общими морфологическими признаками (фенотипом), свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство. Это основная структурная единица в системе живых организмов, виды имеют морфологические, физиолого-биохимические, эколого-географические (биогеографические) и генетические характеристики.

Среда обитания – все живое и неживое, что окружает организмы и с чем они взаимодействуют и к чему приспосабливаются. Различают воздушную, водную и почвенную среду обитания, а также тело другого организма (для паразитов).

Экологические факторы – все составляющие (элементы) природной среды, которые воздействуют на существование и развитие организмов и на которые живые организмы реагируют реакциями приспособления (после исчерпания резервов приспособления наступает смерть).