Окружающая среда, условия существования, понятие о факторах

в  ходе  геологического  времени  возрастают  мощь  живого  вещества  и  его

воздействие на косное вещество биосферы.  Это  воздействие,  указывает  В.И. Вернадский, проявляется прежде всего "в непрерывном биогенном токе  атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно";

только  в живом веществе происходят качественные изменения организмов в  ходе геологического времени. Процесс и механизмы  этих  изменений  впервые  нашли объяснение  в  теории  происхождения  видов   путем   естественного   отбора Ч.Дарвина (1859 г.);

живые организмы изменяются в  зависимости  от  изменения  окружающей  среды, адаптируются  к  ней  и,  согласно  теории   Дарвина,   именно   постепенное накопление таких изменений служит источником эволюции.

       В.И.Вернадский  высказывает предположение,   что   живое   вещество,

возможно, имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении  с  ходом геологического времени, вне зависимости от изменения среды.

      Для  подтверждения  своей   мысли  он  ссылается  на  непрерывный  рост

центральной нервной системы животных и ее значение в биосфере,  а  также  на особую организованность самой биосферы. По его мнению, в  упрощенной  модели эту организованность можно выразить так, что ни одна из точек  биосферы  "не попадает в то же место, в ту же точку биосферы, в  какой  когда-нибудь  была раньше”  .  В современных терминах  это явление можно   описать   как необратимость  изменений,  которые  присущи  любому  процессу   эволюции   и развития.

      Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся  появлением новых  видов организмов, оказывает воздействие на всю биосферу в целом, в том числе и  на природные биокосные тела, например, почвы, наземные и подземные воды  и т.д. Это подтверждается тем, что почвы и реки  девона  совсем  другие,  чем третичной и тем более нашей эпохи. Таким образом, эволюция видов  постепенно распространяется и переходит на всю биосферу.

       Поскольку  эволюция  и   возникновение   новых   видов   предполагают

существование своего начала, постольку закономерно  возникает вопрос: а  есть ли такое начало у жизни? Если есть, то где его  искать  –  на  Земле  или  в Космосе? Может ли возникнуть живое из неживого?

       Над  этими  вопросами   на  протяжении  столетий  задумывались  многие

религиозные   деятели,   представители   искусства,   философы   и   ученые.

В.И.Вернадский подробно  рассматривает наиболее  интересные  точки зрения, которые выдвигались  выдающимися  мыслителями  разных  эпох,  и  приходит  к выводу,  что  никакого  убедительного  ответа  на  эти   вопросы   пока   не существует. Сам он как ученый вначале придерживался эмпирического подхода  к решению указанных вопросов,  когда  утверждал,  что  многочисленные  попытки  обнаружить в древних геологических слоях Земли следы присутствия  каких-либо переходных форм жизни не увенчались  успехом.  Во  всяком  случае  некоторые останки жизни были обнаружены даже в докембрийских слоях, насчитывающих  600 миллионов лет. Эти  отрицательные  результаты,  по  мнению  В.И.Вернадского, дают возможность высказать предположение, что жизнь как  материя  и  энергия

существует  во Вселенной вечно и поэтому  не имеет  своего  начала.  Но  такое предположение есть не больше,  чем  эмпирическое  обобщение,  основанное  на том, что следы живого вещества до сих пор  не  обнаружены  в  земных  слоях. Чтобы стать  научной  гипотезой,  оно  должно  быть  согласовано  с  другими результатами научного познания, в том числе и с более  широкими  концепциями естествознания  и  философии.  Во  всяком  случае  нельзя  не  считаться  со взглядами  тех  натуралистов  и  философов,   которые   защищали   тезис   о возникновении живой материи из неживой, а в настоящее время  даже  выдвигают достаточно обоснованные гипотезы и модели происхождения жизни.

        Предположения   относительно   абиогенного,   или   неорганического,

происхождении жизни делались неоднократно еще в античную  эпоху,  например, Аристотелем, который допускал возможность  возникновения  мелких  организмов из   неорганического   вещества.   С    возникновением    экспериментального естествознания и  появлением  таких  наук,  как  геология,  палеонтология  и биология,  такая  точка  зрения  подверглась  критике  как  не  обоснованная эмпирическими  фактами.   Еще   во   второй   половине   XVII   в.   Широкое распространение получил  принцип,  провозглашенный  известным  флорентийским врачом  и  натуралистом  Ф.Реди,  что все живое   возникает   из   живого.

Утверждению   этого   принципа   содействовали   исследования    знаменитого английского физиолога Уильяма Гарвея (1578  –  1657),  который  считал,  что всякое  животное  происходит  из  яйца,  хотя  он  и  допускал   возможность возникновения жизни абиогенным путем.

      В  дальнейшем,  по  мере  проникновения  физико-химических  методов  в

биологические  исследования  снова  и  все  настойчивее  стали   выдвигаться

гипотезы  об  абиогенном  происхождении  жизни.  Выше  мы  уже  говорили   о химической  эволюции  как  предпосылке  возникновения  предбиотической,  или предбиологической, стадии возникновения жизни. С указанными результатами  не  мог не считаться В.И. Вернадский, и поэтому его взгляды по этим вопросам  не оставались неизменными, но, опираясь на почву  точно  установленных  фактов, он не допускал ни  божественного  вмешательства,  ни  земного  происхождения жизни. Он перенес возникновение жизни за пределы  Земли,  а  также  допускал возможность ее появлении в биосфере при  определенных  условиях.  Он  писал: “Принцип Реди... не указывает на невозможность абиогенеза вне биосферы  или при установлении наличия в биосфере (теперь  или  раньше)  физико-химических

явлений, не принятых при научном  определении  этой  формы  организованности земной оболочки.”.

      Несмотря на некоторые  противоречия,  учение  Вернадского  о  биосфере

представляет  собой новый крупный шаг в  понимании не  только  живой  природы, но и ее неразрывной связи с исторической деятельностью человечества.

Биогеоценоз

Биогеоценоз (от био..., гео... и греч. koinós — общий), взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии; одна из наиболее сложных природных систем. К живым компонентам Биогеоценоз относятся автотрофные организмы (фотосинтезирующие зелёные растения и хемосинтезирующие микроорганизмы) и гетеротрофные организмы (животные, грибы, многие бактерии, вирусы), к косным — приземный слой атмосферы с её газовыми и тепловыми ресурсами, солнечная энергия, почва с её водо-минеральными ресурсами и отчасти кора выветривания (в случае водного Биогеоценоз — вода). В каждом Биогеоценоз сохраняется как однородность (гомогенная или чаще мозаичногомогенная) состава и строения компонентов, так и характер материально-энергетического обмена между ними. Особенно важную роль в Биогеоценоз играют зеленые растения (высшие и низшие), дающие основную массу живого вещества. Они производят первичные органические материалы, вещество и энергия которых используются самими растениями и по цепям питания передаются всем гетеротрофным организмам. Зелёные растения через процессы фотосинтеза, дыхания поддерживают баланс кислорода и углекислого газа в воздухе, а через транспирацию участвуют в круговороте воды. В результате отмирания организмов или их частей происходит биогенная миграция и перераспределение в почве элементов питания (N, P, К, Ca и др.). Наконец, зелёные растения прямо или косвенно определяют состав и пространственное размещение в Биогеоценоз животных и микроорганизмов. Роль в Биогеоценоз хемотрофных микроорганизмов менее значительна. Гетеротрофы по специфике своей деятельности в Биогеоценоз могут быть разделены на потребителей, трансформирующих и отчасти разлагающих органические вещества живых организмов, и разрушителей, или деструкторов (грибы, бактерии), разлагающих сложные органические вещества в отмерших организмах или их частях до простых минеральных соединений. При всех превращениях происходят потеря первоначально накопленной энергии и рассеяние её в окружающем пространстве в форме тепла. В функционировании Биогеоценоз велика роль почвенных животных — сапрофагов, питающихся органическими остатками отмерших растений, и почвенных микроорганизмов (грибов, бактерий), разлагающих и минерализующих эти остатки. От их деятельности в значительной мере зависят структура почвы, образование гумуса, содержание в почве азота, превращение ряда минеральных веществ и многие другие свойства почвы. Без гетеротрофов невозможно было бы ни завершение биологического круговорота веществ, ни существование автотрофов, ни самого Биогеоценоз Косные компоненты Биогеоценоз служат источником энергии и первичных материалов (газов, воды, минеральных веществ). Материально-энергетический обмен между компонентами Биогеоценоз показан на помещенной ниже схеме Биогеоценоз (по А. А. Молчанову; приход и расход энергии выражены в ккал на 1 га). 

   Переход одного Биогеоценоза в другой в пространстве или во времени сопровождается сменой состояний и свойств всех его компонентов и, следовательно, сменой характера биогеоценотического метаболизма. Границы Биогеоценоз могут быть прослежены на многих из его компонентов, но чаще они совпадают с границами растительных сообществ (фитоценозов). Толща Биогеоценоз не бывает однородной ни по составу и состоянию его компонентов, ни по условиям и результатам их биогеоценотической деятельности. Она дифференцируется на надземную, подземную, подводную части, которые в свою очередь делятся на элементарные вертикальные структуры — био-геогоризонты, очень специфичные по составу, структуре и состоянию живых и косных компонентов. Для обозначения горизонтальной неоднородности, или мозаичности, Биогеоценоз введено понятие биогеоценотических парцелл (см. рис.). Как и Биогеоценоз в целом, это понятие комплексное, т.к. в состав парцеллы на правах участников обмена веществ и энергии входят растительность, животные, микроорганизмы, почва, атмосфера. 

   Биогеоценоз — динамичная система. Он непрерывно изменяется и развивается в результате внутренних противоречивых тенденций его компонентов. Изменения Биогеоценоз могут быть кратковременными, обусловливающими легко обратимые реакции компонентов Биогеоценоз (суточные, погодные, сезонные), и глубокими, ведущими к необратимым сменам в состоянии, структуре и общем метаболизме Биогеоценоз и знаменующими смену (сукцессию) одного Биогеоценоз другим. Они могут быть медленными и быстрыми; последние часто происходят под влиянием внезапных перемен в результате стихийных причин или хозяйственной деятельности человека (не только преобразующего и разрушающего природные Б, но и создающего новые, культурные Биогеоценоз). Наряду с динамичностью, Биогеоценоз присуща и устойчивость во времени, которая обусловлена тем, что современные природные Биогеоценоз — результат длительной и глубокой адаптации живых компонентов друг к другу и к компонентам косной среды. Поэтому Биогеоценоз, выведенные из устойчивого состояния той или иной причиной, после её устранения могут восстанавливаться в форме, близкой к исходной. Биогеоценоз, близкие по составу и структуре компонентов, по метаболизму и направлению развития, относят к одному типу Биогеоценоз, который является основной единицей биогеоценологической классификации. Совокупность Биогеоценоз всей Земли образует биогеоценотический покров, или биогеосферу. Изучение Биогеоценоз и биогеосферы составляет задачу науки — биогеоценологии.

       Понятие Биогеоценоз введено  В. Н. Сукачевым (1940), что явилось  логическим развитием идей русских  учёных В. В. Докучаева, Г.  Ф. Морозова, Г. Н. Высоцкого  и др. о связях живых и косных  тел природы и идей В. И.  Вернадского о планетарной роли  живых организмов. Биогеоценоз в  понимании В. Н. Сукачева близко  к экосистеме в толковании  английского фитоценолога А. Тенсли, но отличается определённостью своего объёма. Биогеоценоз — элементарная ячейка биогеосферы, понимаемая в границах конкретных растительных сообществ, тогда как экосистема — понятие безразмерное и может охватывать пространство любой протяжённости — от капли прудовой воды до биосферы в целом. 
 
 

Компонентный  состав биогеоценозов

     В переводе на простой язык, "Биогеоценоз  это вся совокупность видов и  вся совокупность факторов среды, определяющих существование данной экосистемы с  учетом неизбежного антропогенного воздействия". Последнее добавление с учетом неизбежного антропогенного воздействия – дань современности. Во времена В.Н. Сукачева не было необходимости  относить антропогенный фактор к  основным средообразующим, каковым он является сейчас. Но и тогда было понятно, что компоненты биогеоценоза (рис. 1) не просто существуют рядом, а активно взаимодействуют между собой.

     Биоценоз, или биологическое сообщество совокупность совместно обитающих трех компонентов: растительности (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробоценоз: совокупность микробов, бактерий, простейших). Каждый из компонентов представлен множеством особей разных видов популяцией.

     Роль  всех компонентов: растений, животных и микроорганизмов, в биоценозе  различна.

     Так, растения образуют относительно постоянную структуру биоценоза благодаря  своей неподвижности, в то время  как животные не могут служить  структурной основой сообщества. Микроорганизмы, хотя в большинстве  и не прикреплены к субстрату, передвигаются с небольшой скоростью; вода и воздух переносят их пассивно на значительные расстояния.

     Животные  зависят от растений, поскольку не могут строить органическое вещество из неорганического. Некоторые микроорганизмы (как все зеленые, так и ряд не зеленых) в этом отношении автономны, так как способны к построению органического вещества из неорганического за счет энергии солнечных лучей или энергии, выделяемой при химических реакциях окисления.

     Микроорганизмы  играют большую роль в разложении мертвых органических веществ до минеральных, т. е. в процессе, без  которого нормальное существование  биоценозов было бы невозможным. В структуре  наземных биоценозов значительную роль могут играть почвенные микроорганизмы.

     Различия  в биоморофологических экологических и функциональных особенностях организмов, составляющих эти три группы, настолько велики, что и методы их исследования заметно различаются. Поэтому существование трех отраслей знания – фитоценологии, зооценологии и микробоценологии, изучающих соответственно фитоценозы, зооценозы и микробоценозы, вполне правомерно.