- •2.Смотреть первое.
- •3. Предмет, задачи и методы экологии
- •6. Связи в природных системах.
- •31. Состав и строение биосферы
- •Формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и т.Д., принятые в ботанике и зоологии.
- •Экологические формы, известные под названиями экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др.
Формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и т.Д., принятые в ботанике и зоологии.
Биогеографические формы - территории, характеризующие географическое распространение и распределение растений и животных, специфику флоры и фауны. Это биогеографические зоны, области и т.д. Отдельно выделяются ботанико-географические и зоогеографические территории, дающие представление о составе и характере флоры и фауны.
Экологические формы, известные под названиями экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др.
33.Учение о живом веществе является одним из центральных звеньев концепции биосферы. Исследуя процессы миграции атомов в биосфере, В.И. Вернадский подошел к вопросу о генезисе (происхождении, возникновении) химических элементов в земной коре, а после этого и к необходимости объяснить устойчивость соединений, из которых состоят организмы. Анализируя проблему миграции атомов, он пришел к выводу, что «нигде не существуют органические соединения, независимые от живого вещества». «Под именем живого вещества, - писал Вернадский в 1919 г., - я буду подразумевать всю совокупность всех организмов, растительности и животных, в том числе и человека. С геохимической точки зрения, эта совокупность организмов имеет значение только той массой вещества, которая ее составляет, ее химическим составом и связанной с ней энергией. Очевидно, только с этой точки зрения, имеет значение живое вещество и для почвы, так как, поскольку мы имеем дело с химией почв, мы имеем дело с частным проявлением общих геохимических процессов».
Тогда же ученый впервые высказал мысль о совместном нахождении химических элементов в живом веществе, которое определяется биологическими свойствами организмов, а не химическими свойствами элементов. К основным таким элементам Вернадский относил С, О, Н, N, S, Р, С1, К, Mg, Ca, Na, Fe, к которым обычно присоединяют еще Si, Mn, F, J, Со, В, Ва, Sr, Pb, Zn, Ag, Br, V и т. д. В живом организме всегда содержится не менее 20 - 25 химических элементов, эти элементы оказываются вместе после гибели живого в исключительно малых объемах, высоких концентрациях и в соотношениях, которые определяет жизнь.
Итак, живое вещество биосферы - это совокупность всех ее живых организмов. Главное предназначение живого вещества и его неотъемлемый атрибут - накопление свободной энергии в биосфере. Обычная биогеохимическая энергия живого вещества производится прежде всего путем размножения.
Научные идеи В.И. Вернадского о живом веществе, о кос-мичности жизни, о биосфере и переходе ее в новое качество -ноосферу - своими корнями уходят в XIX - начало XX в., когда философы и естествоиспытатели предприняли первые попытки осмыслить роль и задачи человека в общей эволюции Земли. Именно их усилиями человек начал свое продвижение к вершинам естественной эволюции живого, постепенно занимая экологическую нишу, отведенную ему природой.
В 30-е гг. XX в. В.И. Вернадский из общей массы живого вещества выделяет человечество как его особую часть. Такое обособление человека от всего живого стало возможным по трем причинам.
Во-первых, человечество является не производителем, а потребителем биогеохимической энергии. Такой тезис требовал пересмотра геохимических функций живого вещества в биосфере.
Во-вторых, масса человечества, исходя из данных демографии, не является постоянным количеством живого вещества.
В-третьих, его геохимические функции характеризуются не массой, а производственной деятельностью. Характер усвоения человечеством биогеохимической энергии определяется разумом человека. С одной стороны, человек - это кульминация бессознательной эволюции, «продукт» спонтанной деятельности природы, а с другой - зачинатель нового, разумно направленного этапа самой эволюции.
Какие же характерные особенности присущи живому веществу? Прежде всего, это огромная свободная энергия. В процессе эволюции видов биогенная миграция атомов, т.е. энергия живого вещества биосферы, увеличилась во много раз и продолжает расти, ибо живое вещество перерабатывает энергию солнечных излучений, атомную энергию радиоактивного распада и космическую энергию рассеянных элементов, приходящих из нашей Галактики. Живому веществу присуща также высокая скорость протекания химических реакций по сравнению с веществом неживым, где похожие процессы идут в тысячи и миллионы раз медленнее. Например, некоторые гусеницы в сутки могут переработать пищи в 200 раз больше, чем весят сами, а одна синица за день съедает столько гусениц, сколько весит сама.
Для живого вещества характерно то, что слагающие его химические соединения, главнейшими из которых являются белки, устойчивы только в живых организмах. После завершения процесса жизнедеятельности исходные живые органические вещества разлагаются до химических составных частей.
Живое вещество существует на планете в форме непрерывного чередования поколений, благодаря чему вновь образовавшееся генетически связано с живым веществом прошлых эпох. Это - главная структурная единица биосферы, определяющая все другие процессы поверхности земной коры. Для живого вещества характерно наличие эволюционного процесса. Генетическая информация любого организма зашифрована в каждой его клетке. При этом клеткам изначально предначертано быть самими собой, за исключением яйцеклетки, из которой развивается целый организм.
В.И.Вернадский отмечал, что живые организмы планеты -это наиболее постоянно действующая и могущественная по своим конечным последствиям химическая сила. Он указывал, что живое вещество неотделимо от биосферы, является ее функцией и одновременно «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты». Круговорот отдельных веществ В.И.Вернадский назвал биогеохимическими циклами. Эти циклы обеспечивают важнейшие функции живого вещества в целом. Ученый выделил пять таких функций.
Газовая функция. Осуществляется зелеными растениями, выделяющими кислород в процессе фотосинтеза, а также всеми растениями и животными, выделяющими углекислый газ в результате дыхания. Происходит также круговорот азота, связанного с деятельностью микроорганизмов. В.И.Вернадский писал, что все газы, образующиеся в биосфере, теснейшим образом связаны своим происхождением с живым веществом, всегда биогенны и изменяются главным образом биогенным путем.
Основные газовые фунции, по В.И.Вернадскому, следующие.
Кислородно-углекислотная, носителем которой являются хлорофилльные растения. Ими создается подавляющая масса кислорода на планете. Из-за того что ночью фотохимический процесс прекращается, а на смену ему приходит процесс образования углекислоты, эта функция называется кислородно-углекислотной.
Углекислотная. В результате жизнедеят-ти жив., грибов и бактерий создается биогенная углекислота.
Озонная и перекисьводородная. Верн. считал озон и перекись водорода являются продуктами жизни (через кислород, идущий на образование озона и перекиси). Озон, образуясь из биогенного кислорода, защищает биосферу от губительного ультрафиолетового излучения.
Азотная. Верн.считал свободный азот атмосферы создается живым в-вом почвы.
Углеводородная. Биогенные газы - углеводороды - создаются живым веществом.
Водная, проявляющаяся в биогенном круговороте воды. Биогенная роль водной функции проявляется в том, что состояние растительного покрова самым тесным образом связано с влажностью воздуха, содержанием воды в почве и подпочве. Наиболее ярко она выражена в лесах суши, сведение которых ведет к изменению и перестройке всего биогеохимического круговорота воды в биосфере.
Сероводородная и сульфидная функции. Проявляются в действии окислительно-восстановительной системы. Они играют большую роль во всех почвах, особенно в условиях щелочной и нейтральной реакции среды. В присутствии органич. в-ва и при недостатке кислорода в почве через цепь хим.реакций образуется сероводород, который уходит в атмосферу. Система сульфаты<-»сульфиды сдвигается в сторону сульфидов. При этом развивается процесс десульфирования или десульфации почвенного раствора, грунтовых или глубинных подземных вод. В результате наблюдается постепенное исчезновение из почвы сернокислых солей и подщелачивание раствора. Такие процессы характерны для луговых солончаковых почв, торфяных болот и др.
Концентрационная функция. Проявляется в способности живых организмов накапливать в своих телах многие хим. Эл. Способность концентрировать элементы из разбавленных р-ров - характерная особенность жив. в-ва.
В.И.Вернадский различал:
концентрационные функции I рода, когда живым веществом из окружающей среды концентрируются те химические элементы, которые содержатся во всех без исключениях организмах (Н, С, N, О, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Fe);
концентрационные функции II рода, когда наблюдается накопление хим. Эл., кот. в живых организмах не встречаются или могут встречаться в очень малых кол-вах. Напр., голотурии способны накапливать ванадий. Дождевые черви могут накапливать цинк, медь.
Окислит-восстановит функция. Выражается в хим. превращениях в-в в процессе жизнедеят-ти организмов. В результате этого образуются соли, оксиды, новые вещества. С данной функцией связано формирование железных и марганцевых руд, известняков и т.п.
Биохимич. функция. Определяется как размножение, рост и перемещение в пространстве живого в-ва. Все это приводит к круговороту химических элементов в природе, их биогенной миграции.
Верн. выдел. биохимич. функцию, которая связана с питанием, дыханием и размножением организмов, и II биохимич. функцию, которая связана с разрушением тел живых организмов после их смерти. При этом происходит ряд биохимических превращений: живое тело -» биокосное -> косное.