Биосфера

     В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли – часто мелкие одноклеточные организмы, составляющие фитопланктон поверхностных слоев  океанов и озер. На суше большую  часть первичной продукции поставляют более высокоорганизованные формы, относящиеся к голосеменным и  покрытосеменным. Они формируют  леса и луга. 

     Первичные консументы питаются первичными продуцентами, т. е. это травоядные животные. На суше типичными травоядными являются многие насекомые, рептилии, птицы и  млекопитающие. Наиболее важные группы травоядных млекопитающих – это  грызуны и копытные. К последним  относятся пастбищные животные, такие, как лошади, овцы, крупный рогатый  скот, приспособленные к бегу на кончиках пальцев.

     В водных экосистемах (пресноводных и  морских) травоядные формы представлены обычно моллюсками и мелкими ракообразными. Большинство этих организмов – ветвистоусые и веслоногие раки, личинки крабов, усоногие раки и двустворчатые моллюски (например, мидии и устрицы) –  питаются, отфильтровывая мельчайших первичных продуцентов из воды. Вместе с простейшими многие из них составляют основную часть зоопланктона, питающегося  фитопланктоном. Жизнь в океанах  и озерах практически полностью  зависит от планктона, так как  с него начинаются почти все пищевые  цепи.

     К первичным консументам относятся  также паразиты растений (грибы, растения и животные).

     Вторичные консументы питаются травоядными; таким  образом, это уже плотоядные животные, так же как и третичные консументы, поедающие консументов второго  порядка. Консументы второго и третьего порядка могут быть хищниками  и охотиться, схватывать и убивать  свою жертву, могут питаться падалью или быть паразитами. В последнем случае они по величине меньше своих хозяев. Пищевые цепи паразитов необычны по ряду параметров. В типичных пищевых цепях хищников плотоядные животные оказываются крупнее на каждом следующем трофическом уровне:

     Растительный  материал (например, нектар) → муха → паук →

     → землеройка → сова

     Сок розового куста → тля → божья  коровка → паук → насекомоядная  птица → хищная птица

     В типичных пищевых цепях, включающих паразитов, последние становятся меньше по размерам на каждом следующем уровне.

     Существуют  два главных типа пищевых цепей  – пастбищные и детритные. Выше были приведены примеры пастбищных цепей, в которых первый трофический  уровень занимают зеленые растения, второй – пастбищные животные и  третий – хищники. Тела погибших растений и животных еще содержат энергию  и «строительный материал», так  же как и прижизненные выделения, например, моча и фекалии. Эти органические материалы разлагаются микроорганизмами, а именно грибами и бактериями, живущими как сапрофиты на органических остатках. Такие организмы называются редуцентами. Они выделяют пищеварительные  ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают  продукты их переваривания. Скорость разложения может быть различной. Органические вещества мочи, фекалий и трупов животных потребляются за несколько  недель, тогда как упавшие деревья  и ветви могут разлагаться  многие годы. Очень существенную роль в разложении древесины (и других растительных остатков) играют грибы, которые выделяют фермент целлюлозу, размягчающий древесину, и это дает возможность мелким животным проникать внутрь и поглощать размягченный материал.

     Кусочки частично разложившегося материала  называют детритом, и многие мелкие животные (детритофаги) питаются им, ускоряя  процесс разложения. Поскольку в  этом процессе участвуют как истинные редуценты (грибы и бактерии), так и детритофаги (животные), и тех и других иногда называют редуцентами, хотя в действительности этот термин относится только к сапрофитным организмам.

     Детритофагами могут в свою очередь питаться более крупные организмы, и тогда  создается пищевая цепь другого  типа – цепь, цепь, начинающаяся с  детрита:

     Детрит  → детритофаг → хищник

     К детритофагам лесных и прибрежных сообществ  относятся дождевой червь, мокрица, личинка падальной мухи (лес), полихета, багрянка, голотурия (прибрежная зона).

     Приведем  две типичные детритные пищевые  цепи наших лесов:

     Листовая  подстилка → Дождевой червь →  Черный дрозд → Ястреб-перепелятник

     Мертвое животное → Личинки падальных  мух → Травяная лягушка → Обыкновенный уж

     Некоторые типичные детритофаги - это дождевые черви, мокрицы, двупарноногие и  более мелкие (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и  черви-энхитреиды.

     Рисунок 1. Пищевые цепи

     Рисунок 2. Упрощённый вариант экологической пирамиды 

В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных  способах питания.  

7. Биосфера и человек: экологическая опасность 

     Мир уже знает о грозящей ему опасности. И на сей раз известно живое  существо, повинное в приближающейся катастрофе, - африканский примат, который  за 5 млн лет сильно размножился  и теперь нарушает равновесие в биосфере. Этот нарушитель - человек. Его появлению предшествовал длительный период, в котором возникали, эволюционировали, уступали место одни другим предки Homo sapiens- гоминиды. Они развивались и жили в общем потоке жизни, были его участниками и обладали целым рядом потребностей и инстинктов, абсолютно необходимых для жизни и эволюции. Всё это делало поток жизни , с одной стороны, целостным, легко ранимым в отдельных звеньях, а с другой – хорошо самозащищенным и защищаемым системой.

     Прошли  тысячелетия, возникали и гибли  великие цивилизации, созданные  человеком. Все великолепие современной  цивилизации- обилие и разнообразие товаров, транспорт, космические полеты, возможность огромному количеству людей заниматься наукой, искусством, наконец, обеспеченная старость – все  это следствие того огромного  количества искусственной энергии, которое стало теперь производить  человечество. Мы живем не энергией Солнца, как растения и животные, а расходуем запасы углеродов- нефти, угля, газа, сланцев, которые накоплены  прошлыми биосферами за сотни миллионов  лет.

     Но  что при этом происходит с тепловым балансом планеты? Искусственная энергия  рассеивается и идет на нагревание Земли, её тверди, океана, атмосферы. Наступит время, когда искусственная энергия  начнет сказываться на структуре  теплового баланса планеты.

     Таким образом, распространенное представление  о том, что увеличение количества производимой людьми энергии всегда благо, также требует пересмотра: увеличение средних температур планеты  на 4-5 градусов грозит человечеству экологической  катастрофой. И здесь есть черта, переступать которую нельзя.

     Предсказать заранее даже в самых общих  чертах результаты такого потепления совсем не просто. При повышении  средней температуры уменьшается  перепад температур между экватором  и полюсом. А это- главный двигатель, благодаря которому происходит движение атмосферы, переносящее тепло от экваториальных зон к полярным. Если увеличивается перепад температур , то и интенсивность атмосферной  циркуляции увеличивается. Если уменьшается- циркуляция атмосферы делается более  вялой, уменьшается влагоперенос. Значит, засушливые зоны становятся еще более  засушливыми, продуктивность биоты  падает.

     Еще в прошлом веке известный географ, климатолог, геофизик профессор А. И.Войков сформулировал известный закон: тепло на Севере- сухо на Юге. Этот закон, который носит теперь название закона Воейкова, подытоживает многолетние  наблюдения. Всякий раз, когда в ходе циклического изменения средних  температур на Севере начинает теплеть, в Заволжье, Казахстане и других районах юго - востока Евразии  увеличивается количество засушливых лет. Особенно чутко откликается  на изменение количества осадков  растительность пустынь и полупыстынь.

     Человек ищет способы ограничить свое пагубное воздействие на природу, потому что  осознал свою зависимость от состояния  биосферы. Люди поняли, что их деятельность должна коренным образом измениться и соответствовать природным  законам биосферы, в границах которых  только и может протекать всякая жизнедеятельность.

     Мы  проследили лишь одно явление, которое  подтверждает, что человек теперь способен очень легко переступить  ту «роковую черту», ту грань, за которой  начнутся необратимые процессы изменения  условий его существования. Биосфера начнет переходить в новое состояние, и места для человека в её новом  состоянии может не оказаться. Вот  почему человечество должно быть способным  предвидеть результаты своих действий и знать, где проходит «запретная черта», отделяющая возможность дальнейшего  развития цивилизации от её более  или менее быстрого угасания.

     Каждый  биологический вид (и человек  тут не исключение)может жить в  довольно узких рамках той среды, к которой он генетически приспособлен. Если среда жизни изменяется быстрее, чем может наступить адаптация  или переформирование вида в новое  образование, организм неизбежно вымирает.

     Покров  живого вещества на планете резко  меняется. Он сжимается подобно бальзаковской  шагреневой коже. Да и сама кожа истончается, даже в чисто механическом смысле- исчезают леса, идет деградация черноземов и т. п. Из под ног человечества уходит фундамент как непосредственной среды его жизни, так и экономического развития.

     В настоящее время процесс обеднения  живого вещества, исчезновения видов  живого идет в десять, а в некоторых  случаях и в сто раз интенсивнее, чем шло 65 миллионов лет назад  вымирание динозавров. Виды не просто исчезают, меняется вся структура  живого вещества. Крупные животные и растения сменяются более мелкими: копытные- грызунами, грызуны- растительноядными  насекомыми.

     Потери  в составе живого вещества могут  привести к авральному разрушению биогеохимической системы планеты Глобальное искажение  биогеохимических циклов грозит тем, что  природа станет иной, не той, к которой приспособлено современное хозяйство. Понадобится грандиозная перестройка. Потомкам в результате нынешних воздействий человека грозит природно-ресурсная нищета, истощение естественных ресурсов.

     Человечество  должно сохранить биологическое  разнообразие биосферы, так как его  сокращение ведет к нарушению  биосферных процессов, к катастрофическим изменениям условий жизни на планете.

     8. Заключение

Человечество  осознало, как мала наша Земля, поняло, что вмешиваться в процессы, протекающие  в природе, нужно крайне осторожно.

Наша планета  уникальна, потому что на ней есть жизнь. Жизнь пронизывает не только водную и воздушную стихии, но и  земную твердь. Жизнь на Земле представлена живым веществом, которое образовано миллионами видов и миллиардами  особей. Живое вещество, все биологическое  разнообразие Земли защищено от космических  лучей геомагнитным полем и озоновым экраном. Все формы и проявления жизни не существуют сами по себе, они  связаны сложными взаимоотношениями  в единый комплекс жизни - глобальную экосистему (биосферу). Эти взаимоотношения и связи в живой природе удивительны! Каждая группа родственных видов, образующих царство, выполняет определенную роль в круговороте веществ: создание, преобразование, разрушение органических веществ.

Основным источником энергии в биосфере является Солнце. Биогенный круговорот веществ не дает прерваться жизни на планете  Земля. Живые существа биосферы преобразовали  химический состав воздуха, воды, почвы, определили и их современный состав, повлияли на формирование минералов  и горных пород, на рельеф Земли. Биосфера- среда жизни и результат жизнедеятельности.

Одна из главных  задач ХХ1 века, в решение которой  существенный вклад должна внести экология, - это достижение гармонии между  человеком и природой. 
 
 
 
 
 

     Литература

1. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб.пособие.-СПб., 2001.
2. Владимиров В.А., Измалков В.И. Катастрофы и экология.- М.,2000.
3. Данилов- Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. – М., 2009.
4. Журнал «Eco News» № 5 2002г www.statsoft.ru
5. Общая экология: Учебник для вузов/ автор-составитель А.С.Сте-

 пановских  /.- М., 2001.

6. Окружающая  среда: энциклопедический словарь- справочник:-Т.1.-М.,1999.

7. Научные публикации из сети Internet: Борис Преображенский, Анна Селезнева., ИСАР ДВ «Листья в ладонях»; Ж. А. Кузьмичева., Педагогический вестник «Может ли экологическая этика спасти человечество?»; В.И. Поляков., Экологическая правда «Неизбежность развития глобального экологического кризиса в XXI веке».