30. Основаня единица – ассоциации.

См. 29 вопрос.

31. Живое вещество биосферы и его химический состав.

Живые организмы избирательно накопляют некоторые химические вещества. Поэтому содержание различных элементов неодинаково в организмах, земной коре и в почвах. Содержание кислорода (70,0%) и углерода (18,0%) в биосфере заметно выше по сравнению с земной корой, а содержание кремния, алюминия, железа – ниже, содержание фосфора и серы – примерно на одинаковом уровне.

Однако организмы различны по своему химическому составу, который может сильно отличаться от среднего. Некоторые виды растений способны к накоплению тех или иных элементов (водоросли – йод и т. д.). Это проявление участия организмов в геохимических процессах. Различный химический состав могут иметь даже разные особи одного вида.

Живое вещество распределено по планете неравномерно. А. П. Виноградов подразделял сушу на биогеохимические зоны (отличаются по содержанию химических элементов и по преобладающим биологическим реакциям организмов на изменчивость геохимических особенностей среды) и биогеохимические провинции (зональные и азональные). Азональные биогеохимические провинции располагаются над рудными телами, в районах вулканизма и бессточных впадинах. В них наблюдаются избыточные концентрации определенных элементов.

Круговорот живого вещества происходит через три основные звена: продуцентов, консументов и редуцентов. Продуценты – фотосинтезирующие зеленые растения и хемосинтезирующие бактерии, т.е. организмы, дающие первичную продукцию; консументы – потребляющие первичную или вторичную, т.е. потребляющие готовое органическое вещество и переводящее его в другие формы органического вещества – животные, паразитические растения; редуценты (деструкторны) – организмы, разлагающие мертвые органические вещества до минеральных веществ – многие бактерии, грибы, простейшие животные.

Консументы делятся на консументов первого порядка – фитофагов, консументов второго порядка – зоофагов и консументов третьего порядка – зоофагов. Встречаются также эврифаги, т.е. всеядные консументы. Многие животные играют также роль редуцентов.

32. Учение о биосфере в.И. Вернадского.

Биосфера – земная оболочка, занятая совокупностью организмов, населяющих Землю. Понятие о биосфере было введено австрийским ученым Э. Зюссом в 1875 г. Стройное учение о биосфере было развито В. И. Вернадским, положившим начало ее геохимическому направлению.

Биосфера включает: 1) тропосферу, где активная жизнь может существовать до высоты 10-15 км, перенос покоящихся зачатков происходит до высоты свыше 20 км, т.е. уже в стратосфере; 2) гидросферу, в которой жизнь проникает до наибольших глубин Мирового океана; 3) верхнюю часть литосферы – кору выветривания (мощность 30-60, до 200 м). Кора выветривания – совокупность геологических отложений, образованных продуктами разложения и выщелачивания горных пород различного состава, оставшуюся на месте возникновения или перемещенную на небольшое расстояние, но не утратившую связь с материнской породой. За пределами коры выветривания жизнь может быть обнаружена только в отдельных случаях.

В. И. Вернадский указывал, что под биосферой лежит область осадочных пород (до 5-6 км) биогенного происхождения, не образующая сплошного покрова – стратисфера. Эти породы были созданы в гидросфере под действием трех главных агентов: организмов, воды и ветра (перерабатывает и перемещает породы после их поднятия над уровнем воды). В пределах биосферы существуют области, в которых активная жизнь не возможна (верхние области тропосферы, очень холодные или очень жаркие районы з.ш., где организмы могут существовать только в покоящемся состоянии). Совокупность таких областей биосферы называется парабиосферой (Хатчисон).

Вернадский выделял непрерывный слой живого вещества, занимающий водную толщу и узкой полосой простирающийся по границе литосферы и тропосферы, где он включает почву и подпочву с находящимися в них корнями растений, грибами, микроорганизмами и почвенными животными, и приземную часть тропосферы, в которой располагаются надземные части растений и переносится основная масса их пыльцы, спор и семян. Этот слой называют фитосферой или фитогеосферой, т.к. в нем основными накопителями энергии являются растения. Мощность фитосферы велика только в области океанов, на суши ее мощность не больше 100-150 м. При этом в тропосфере в отрыве от жидкой и твердой оболочек живые вещества могут находятся линь временно, т.к. некоторые функции, например размножение, здесь не могут быть осуществлены.

Хатчисон выделяют следующие три особенности биосферы:

1. В значительных количествах содержится жидкая вода.

2. Падает мощный поток энергии солнечных лучей.

3. Находятся поверхности раздела между веществами, находящимися в трех фазах: твердой, жидкой и газообразной.

Биомасса животных равна приблизительно 10¹⁶ г, биомасса растений – 10¹⁹ г. На суше биомасса растений примерно на три порядка больше биомассы животных, в океане биомасса животных в 28 раз больше (но очень велика продуктивность растений на единицу площади – в 200 раз больше, чем на суше). Общая биомасса океана на три порядка меньше биомассы суши.

Масса биосферы незначительна по сравнению с массой Земли, однако при такой массе организмы осуществляют свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, т.е. весьма быстрого круговорота веществ, связанного с этим размножением.

Количество солнечной энергии видимой части спектра, достигающей земной поверхности и используемой организмами, составляет около 55 ккал/см² год. Способность накапливать энергию солнечного света в органическом веществе называется продуктивностью живых организмов. Различают валовую первичную продукцию (общее количество органического вещества или связанной в нем энергии, определяется на 1 м² в год) – это в основном продукция хлорофиллоносных растений, при хемосинтезе бактерий образуется гораздо меньше; чистую первичную продукцию (количество органического вещества или связанной в нем энергии за вычетом расходов на дыхание); вторичную продукцию (продукция организмов, потребляющих или перерабатывающих биомассу, полученную в результате первичной продукции) – это продукция животных и сапробов (потребителей мертвого органического вещества).

Биогенное происхождение имеет большая часть кислорода атмосферы, углекислого газа. Живые организмы влияют на солевой состав гидросферы и являются ведущими агентами почвообразования. По словам В. И. Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

В настоящее время влияние человека на природу достигло такой степени, что ему приходится соизмерять свою деятельность с возможностями природы. В. И. Вернадским разработано целое учение о ноосфере, представляющей собой сферу взаимодействия природы и человека.