Тема I. Основные понятия и законы экологии
1.1. Биосфера и ее эволюция.
Биосфера согласно учению русского академика Владимира Ивановича Вернадского есть "область существования живого вещества" Она охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы, населенную живыми организмами. Верхней границей служит защитный озоновый слой на высоте 20-25 км, выше которого ультрафиолетовая часть солнечного спектра исключает существование жизни. Нижняя граница биосферы довольно расплывчата вследствии того, что трудно установить критические показатели условий существования живых организмов. В последнее время живые организмы обнаружены даже при температуре 2500 и давлении около 300 атм., что соответствует глубине океана и литосферы примерно 10-11 км. Суммарная масса живых организмов Земли
оценивается примерно в 2,4.1012т, из нее около 99,9% приходится на сушу. В свою очередь 99,2% маcсы составляют растения. Биомасса организмов океана ничтожно мала по сравнению с биомассой наземных организмов (0,13%). В биосфере обитает около 1,5 млн видов животных и произростает более 300 тыс. видов растений. Биомасса живого вещества составляет около 1.10-4% от массы биосферы.
Биосфера может быть представлена в виде открытой термодинамической системы, через которую проходит поток солнечной энергии. Живые организмы, получая поток солнечной энергии, преобразуют её, вовлекают в химические реакции неорганическую материю и создают непрерывный круговорот веществ и энергии. Внутри этой системы живые организмы и среда их обитания функционально объединены через объем вещества и энергию. В связи с этим биосфере присущи многообразные и сложные процессы разрушения и созидания, обуславливающие поступательный ход развития жизни на Земле. Эти исторические изменения биосферы называют эволюцией.
Эволюция биосферы - процесс непрерывного, одновременного и взаимосвязанного изменения, во-первых, характера живого вещества (возникновения, развития и вымирания видов, формирования и разрушения биотических сообществ, во-вторых, свойств биосферы как оболочки Земли, преобразуемый этим веществом, и, в-третьих, совокупности абиотических объектов и характеристик Земли. Различают три этапа эволюции биосферы. Первый - возникновение жизни из неживой материи в результате образования молекул белка. Второй - возникновение круговорота веществ, развитие многоклеточности организмов. Третий антропогенный период, начавшийся примерно 1,5 млн. лет назад.
Биосфера как экологическая система характеризуется составом и состоянием равновесия. Основными составляющими массы биосферы являются: живое вещество, т.е. совокупность всех живых организмов; биогенное вещество (каменный уголь, нефть т.п.), т.е. продукты жизнедеятельности живых организмов; биокосное вещество (почва, природные воды, илы) - продукты 1распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами; косное вещество (минералы, глины и др.) -горные породы магматического происхождения, вода мирового океана.
В ходе геологической истории Земли в биосфере установилось равновесие между её составляющими экосистемами и внутри них, сложился непрерывный обмен веществ и энергии как между отдельными составными компонентами внутри экосистем, так и с другими экосистемами. Биосфера как термодинамическая система в этом смысле подчиняется основному принципу равновесия правилу Ле-Шателье. На внешнее абиотическое воздействие (свет, температура, влага, давление) биосфера отвечает реакцией: либо устранение эффекта воздействия, либо внутренняя перестройка составляющих компонентов.
На состояние равновесия в биосфере все возрастающее воздействие оказывает человек-антропогенный фактор. В связи с этим возникло понятие предельная хозяйственная емкость биосферы. Это состояние биосферы, при котором природа не может восстанавливаться, несмотря на весь комплекс принимаемых мер.
Выходом из сложившегося критического состояния биосферы может быть стадия ее развития, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного человечества, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором на Земле. В.И.Вернадский назвал эту стадию развития ноосферой. Ноосфера - высшая стадия развития биосферы, характеризующаяся сохранением всех естественных закономерностей, присущих биосфере.