4.1.3. Взаимоотношения живых организмов в биосфере

В процессе развития жизни на Земле первичные живые существа разделились на две группы — автотрофов (организмов, синтезирующих из неорганических соединений органические вещества с использованием энергии Солнца или энергии, освобождающейся при химических реакциях) и гетеротрофов (организмов, использующих для питания только или преимущественно органические вещества, произведённые другими видами, и, как правило, не способных синтезировать вещество своего тела из неорганических составляющих). Именно после того, как возникли первые автотрофы, открылись неисчерпаемые возможности для дальнейшей эволюции организмов, что привело к современному многообразию растений и животных. Но автотрофы в свою очередь не могли развиваться без гетеротрофов. Если бы органическое вещество, создаваемое растениями, не перерабатывалось гетеротрофами до степени минерализации с освобождением простых неорганических веществ, то не смог бы осуществляться круговорот вещества и энергии в биосфере, что привело бы к тому, что жизненные процессы на Земле остановились бы (рис.14).

Рис. 14. Трофические уровни: первый уровень — автотрофы (продуценты), второй уровень — гетеротрофы (консументы разного порядка)

Растения и животные с момента своего зарождения развиваются совместно, обусловливая возможность существования друг друга. В процессе совместной эволюции у различных видов растений и животных выработались взаимные приспособления друг к другу, столь прочные, что раздельно существовать в современных условиях они уже не могут. В этом проявляется единство растительного и животного мира.

На различных участках Земли исторически сформировались сообщества растений и животных — биоценозы. При постоянстве внешних условий биоценозы являются устойчивыми образованиями, что обеспечивается тесной взаимосвязью растений, животных и микроорганизмов, возникших в одном месте и проделавших совместный путь эволюционного развития. О совместном участии в эволюции растений и животных свидетельствует приуроченность различных групп животных к определённым группам растений, то есть возникновение и существование биоценозов.

4.2. Почвы (педосфера)

Почвы — особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе, сформировавшееся в результате длительного естественного преобразования поверхностных слоёв литосферы под совместным взаимообусловленным воздействием гидросферы, атмосферы, живых и мёртвых организмов. Почва — одна из составных частей окружающей среды. Важнейшее её свойство — плодородие, то есть способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство почвы играет первостепенную роль в функционировании биосферы и в жизни человека.

4.2.1. Факторы и процессы почвообразования

Поскольку почва, по определению В.В.Докучаева, является естественно-историческим телом 4-го царства природы и к тому же играет существенную роль в формировании благоприятной окружающей среды, рассмотрим факторы естественного процесса почвообразования.

Почвообразующие породы, или субстрат, определяют физические свойства почвы — водо- и воздухопроницаемость, водоудерживающую способность и др. Они определяют водный и тепловой режим почвы, скорость передвижения веществ в почве, минералогический и химический состав почвы и первоначальное содержание в ней элементов питания для растений. От характера материнских пород зависит в большой степени тип почв.

Органические соединения почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Из этих компонентов основная роль в почвообразовательном процессе принадлежит растительности. Наибольшее количество органического вещества дают лесные сообщества, особенно во влажных тропиках. Меньше органической массы создаётся в условиях тундры, пустынь и болотистой местности.

При отмирании растений и их частей образуется корневой и надземный опад; величина его очень различна: во влажных тропических лесах 250 ц/га, в тундре менее 10, а в пустынях менее 5–6 ц/га. Растительные остатки под воздействием животных, бактерий, грибов и физических агентов разлагаются. Зольные вещества пополняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал образует лесную подстилку в лесах или войлок в степях. Подстилка и войлок влияют на газообмен почвы, проницаемость осадков, тепловой режим и деятельность почвенной фауны и микроорганизмов.

Состав растений влияет на характер органических веществ почвы, её влажность; влияет на почву густота стояния растений.

Животные участвуют в преобразовании органического вещества почвы — как почвенные, так и наземные. Различают биофаги (питающиеся живыми организмами или их тканями) и сапрофаги (использующие в пищу мёртвые органические вещества). Главную массу почвенных животных составляют сапрофаги (нематоды, дождевые черви и др.). На 1 га почвы приходится более 1 млн. простейших, на 1 м² — десятки червей, нематод и других сапрофагов. Они влияют на формирование почвенного профиля, содержание гумуса, мощность гумусовых горизонтов, структуру почвы. Наземный животный мир, принимающий участие в почвообразовании, представлен кротами, полёвками и др.

Растительные и животные остатки в почве подвергаются сложным изменениям, часть их распадается до СО₂, воды и простых солей (процесс минерализации), иные переходят в новые сложные органические соединения почвы.

Велико значение микроорганизмов. Они участвуют в биологическом круговороте веществ, разлагают сложные органические вещества на более простые, используемые высшими растениями и самими микроорганизмами.

Климат — один из важнейших факторов почвообразования. С ним связаны тепловой и водный режимы, влияющие на физико-химические и биологические процессы.

Тепловой режим — процессы теплообмена в системе: приземный слой воздуха — почва — почвообразующая порода. Тепловой режим обусловливает процессы переноса и аккумуляции теплоты в почве, определяется соотношением поглощённой солнечной радиации и теплового излучения почвы, которое зависит от окраски почвы, характера поверхности, теплоёмкости и др. Влияет на тепловой режим почвы и растительность.

Водный режим определяется соотношением годового количества осадков и испаряемости, распределением и видами осадков на протяжении года, их формой.

Рельеф — один из факторов перераспределения по земной поверхности тепла и влаги. С изменением высоты местности меняется тепловой и водный режим почвы. Рельефом обусловлена высотная поясность почвенного покрова в горах. Им же определяется влияние на почву грунтовых, талых и дождевых вод, миграция растворимых веществ.

Время — необходимое условие для любого природного процесса. Возраст многих почв Восточно-Европейской равнины, Западной Европы, Западной Сибири и Северной Америки достигает нескольких тысяч лет.