Реферат: Биосфера Земли
В зависимости особенностей субстрата, климата, исторических факторов формирования жизни биогеоценозы могут весьма существенно различаться. Известный американский эколог Е. Одум (1968), говоря об основных экосистемах мира, называет следующие экосистемы: моря, эстуарии и морские побережья, ручьи и реки, озёра и пруды, пресноводные болота, пустыни тундры, травянистые ландшафты, леса.
Каждая из перечисленных Одумом крупных экосистем, характеризующаяся некоторыми специфическими особенностями, в свою очередь распадается на экосистемы, или биогеоценозы различных лесов - хвойных, лиственных, тропических, каждый из которых отличается своими особями чертами и прежде всего характерным круговоротом вещества. Точно так же экосистема моря включает в свой состав биогеоценозы коралловых островов, весьма богатых жизнью.
Один из основателей экологии как самостоятельной науки, известный английский уёный Ч. Элтон (1960), обращает внимание на то, что разные биогеоценозы насыщены жизнью в разной степени. Как правило, бедны разнообразием видов организмов биогеоценозы Крайнего Севера, пустынь, особенно богаты видами биогеоценозы дождевых тропических лесов. Величина первичной продукции органического вещества в биогеоценозах, наиболее богатых жизнью, превосходит продукцию биогеоценозов глубин океана более чем в 50 раз!
Живая часть биогеоценоза – биоценоз – слагается из популяций организмов, принадлежащих к разным видам. В распределении видов в составе биоценоза обнаруживаются интересные закономерности. Чем меньше вес организма, тем больше численность его особей (Э. Макфельден, 1965).
Изучение частоты встречаемости представителей разных видов позволяет обнаружить другую более важную закономерность: Наибольшим распространением отличается сравнительно небольшое число видов. Так, например, по данным Э. Райса (1952), изучившего видовую структуру растительности высокотравной Оклахомы, 84 % травостоя было занято 9 видами, в то время как на долю остальных 20 видов приходилось 16 %.
В состав биоценозов входят, с одной стороны, высокоспециализированные виды, способные существовать только в условиях данного биоценоза, с другой – виды с более широким спектром потребностей. При существенных изменениях среды обитания первыми вымирают специализированные виды.
Во многих биоценозах наряду с видами, встречающимися в данном сообществе постоянно, имеются виды, входящие в состав либо на какой-то стадии развития, либо в течение ограниченного сезона. К первым принадлежат многие водные насекомые, живущие в водоёме на личиночной стадии и покидающие это местообитание во взрослом состоянии, например комары. Большую роль играют отношения типа паразит – хозяин. В последнее время открыта принципиально новая форма связей – передача наследственных особенностей от одних видов к другим с помощью бактериофагов и вирусов. Такая форма связи, по-видимому, широко распространена среди бактерий. Какую она играет роль во взаимодействии между другими членами биоценоза, пока ещё не достаточно ясно.
Анализ структуры биосферы не заканчивается на биогеоценозах. Они, в свою очередь, состоят из популяций разнообразных видов, т.е. из качественно своеобразных форм организации живой материи, каждая из которых ведёт своё начало от общего предка. В биогеоценозе, таким образом, существуют популяции видов с разной историей; основа биогеоценоза полифилетчина.
В организации биосферы как системы биогеоценозов снова находит своё выражение общий принцип формирования сложного из относительно простого:
1. Имеется масса специфических компонентов – популяции отдельных видов.
2. Различные виды организмов не только способны образовывать связи друг с другом, они уже не могут существовать без этих связей.
3. Связи между организмами обеспечиваются в основном одним источником энергии – солнечным излучением. Каждый биогеоценоз – своеобразный трансформатор солнечной энергии в энергию биосинтезов.
4. Принцип разделения труда, достаточно хорошо выраженный в биогеоценозах, придаёт им черты целостности, относительной независимости существования и, как следствие этого, большей устойчивости.
5. Относительная независимость биоценозов друг от друга при условии конкуренции между ними за местообитание, вещество и энергию создаёт оптимальные условия для эволюций всей биосферы.
Биосфера и человечество
Развитие человеческого общества ускоряется с каждым десятилетием. Интенсивно растёт численность населения планеты. Индустриализация сопровождается колоссальным потреблением природных ресурсов и глубокими изменениями природной среды. Распашка больших территорий суши, использование под пастбища, вырубка лесов, сооружение плотин и каналов, оросительных систем, обширные горно-геологические разработки, эрозия почв, применение удобрений, пестицидов, мелиорации, загрязнение почв, водоёмов и атмосферы индустриальными отходами и многие другие виды деятельности человека вносят в природу большие изменения, которые нарушают сложившиеся системы и отношения в биосфере Земли. Часто эти изменения имеют негативный и, что особенно опасно для будущего человечества, необратимый характер.
Подобные нарушения в биосфере Земли, её контаминация, перерасход её ресурсов губительны для всего живого, в том числе и для самого человечества.
Наступило время, когда государства, используя рекомендации современной науки, должны разрабатывать и планомерно осуществлять мероприятия по охране биосферы Земли и рациональному использованию и расширению воспроизводства её ресурсов. Рекомендация по охране и использованию ресурсов биосферы должны основываться на знании структуры, состава и механизмов поддержания устойчивого состояния биосферы.
Влияние присутствия и деятельности человека на облик планеты Земля на протяжении относительно краткого периода истории самого человека динамично и разнообразно. Однако для более ясного понимания временных и пространственных факторов стоит попытаться дать классификацию видов этого влияния. Мир до того, как человек научился использовать орудия труда и огонь, был невообразимо богат естественными органическими ресурсами. Но говорить так - всё равно, что ставить телегу впереди лошади, поскольку естественные ресурсы не бели ресурсами до тех пор, пока не появился человек и пока он не оказался в состоянии использовать их. Способность человека находить, добывать и использовать естественные ресурсы развивалась как непрерывный процесс. Мы убеждены, что изобретательность человека опережает его мудрость. И мы не должны впадать в заблуждение и считать себя мудрыми сегодня только на том основании, что провозглашаем некоторые хорошие идеи, постоянно грозя при этом пальцем и отрицательно качая головой, как пророк Иеремия. Цивилизация есть цветок эволюции, но он не мог бы расцвести, если бы человек не имел времени думать и возможности гибко действовать, активно используя богатства окружающей среды для своей пользы.
Со времени зарождения цивилизации человек изменял окружающую среду, проникая в природную кладовую экосистем планеты. Даже разведение огня с помощью сухого дерева является отклонением от естественного процесса разложения и влечет за собой появление неорганического пепла. На протяжении долгого времени способности человека были ограниченны, и он незначительно изменял окружающую его среду. Но уже с пришествием великого толчка, революции неолита, человек, охотясь, добывая пищу и используя огонь, начал существенно изменять мир. Об этом следует помнить, рассматривая влияние человека на биосферу. Это воздействие человека, как вида, выходит далеко за рамки его непосредственных контактов. Огонь распространялся и изменял растительные комплексы, костры использовались для того, чтобы выгонять стада диких животных, происходил расточительный расход органической материи на переходящие нужды. Этим человек изменял в определённой степени поведение диких животных, что приводило к медленному изменению и его самого и окружающей среды.
Людей было так мало, а мир был настолько велик, что казалось бы странным, если бы человек философски задумался о судьбе природных ресурсов и своей собственной судьбе. Даже в нашем веке мы встречаем людей, гордо говорящих о завоевании дикой природы как о своём долге. Однако платой за создание цивилизации была утрата значительной части естественных богатств.
Наступит ли критическое время, когда человек осознает необходимость прекращения неприкрытой эксплуатации природы и необходимость добиваться равновесия между её эксплуатацией и восстановлением? Возможно, уже сегодня мы достигли этого момента, но планета ещё несет убытки. Сейчас мы опасаемся, сможем ли мы восстановить всё утраченное или последствия уже совершенного оставят свой неизгладимый след?
Все люди имеют общее происхождение. Различные расы подвергались незначительным изменениям в исторические и доисторические времена в результате переселений, что было причиной воздействия на них различных окружающих факторов и заставило их вести различный образ жизни. Но в целом их генетическая природа остаётся в значительной степени такой же, как и сто тысяч лет назад. Более того, нет ни каких признаков, что она и изменится в значительной степени в ближайшем будущем, так как обычный процесс генетической эволюции протекает слишком медленно, хотя естественный отбор всё еще продолжает действовать. По этой причине человеческая жизнь может сохраняться только в сравнительно узких рамках физических и химических границ, которые анатомической и физиологическим характеристикам вида Homosapiens.
Тот факт, что современный человек постоянно меняет окружающую среду, создаёт впечатление, что он расширяет сферу своей биологической приспособляемости и таким образом освобождается от зависимости от своего эволюционного прошлого. Но это только иллюзия. Где бы он ни находился, что бы он ни делал, человек может функционировать только в той мере, в какой он поддерживает или создаёт вокруг себя микроокружение, подобное тому, в котором он эволюционировал. Он может пребывать на дне моря или в космическом пространстве, только если остаётся связанным с Землёй или находится в замкнутом пространстве. Он может существовать в среде, загрязнённой химическими веществами, «оглушенный» шумом, в среде излишне эмоционально возбуждающей, но сохраняет физическое и умственное здоровье только в том случае, если защищает себя с помощью средств, предохраняющих его от этих отравителей окружающей среды.
Несмотря на эти биологические ограничения, остаётся фактом, что человек сегодня обладает той же приспособляемостью, какой он обладал в поздний каменный век, когда он создал поселения почти на всей Земле.
При нормальных условиях биологическим механизмам приспособляемости оказывают сильную поддержку механизмы, которые не требуют никаких изменений в биологической природе человека. Во всём мире самые перенаселённые, загрязнённые и жестокие города обладают наибольшей притягательной силой, население их растёт быстрее всего. Экономическое богатство производится мужчинами и женщинами, работающими в условиях крайнего нервного напряжения, среди адского шума мощного оборудования, пишущих машинок и телефонов, в атмосфере, отравленной химическими испарениями или табачным дымом.
Поскольку человек обладает редкой способностью переносить условия, глубочайшим образом отличающиеся от тех, в которых он эволюционировал, родился миф о том, что он может бесконечно и безопасно менять свой образ жизни и своё окружение с помощью технических и социальных нововведений; однако это не так. Наоборот, то, что он быстро вырабатывает биологическую, социальную и культурную приспособляемость в связи с разными формами напряжения или неблагоприятными условиями, как это ни парадоксально, чревато опасностью для его личного благосостояния человеческого рода в будущем.
Здесь полезно подчеркнуть, что общепринятые биологические значения слова «приспособляемость» неприменимы без оговорок к процессу приспособляемости, который даёт возможность человеческим существам выжить и функционировать в условиях современной жизни. Причина состоит в том, что социально-культурные силы искажают проявление эволюционных адаптивных механизмов, которые действуют в остальной части животного царства.
Для биолога фраза «дарвиновская приспособляемость» подразумевает состояние приспособляемости к определённому окружению, что даёт возможность животному виду размножаться и соответственно распространяться на новые территории. В соответствии с этим определением человек кажется удивительно приспособленным к условиям, существующим как в промышленно развитых, так и в слаборазвитых странах, ибо население растёт повсюду и распространяется по всему земному шару. Но то, что рассматривалось бы как «биологический» успех для животного вида, представляет собой серьёзную социальную угрозу для вида Homosapiens. Опасности, которые возникают в связи с ростом населения Земли, говорят о том, что дарвиновское представление о приспособляемости не может быть применимо, когда благосостояние человеческого рода рассматривается как критерий приспособляемости.