Живых организмов на окружающую среду

Воздействия факторов окружающей среды на организм вызывает их ответные реакции на внешнюю среду, которые заключаются в:

- избирательном поглощении химических элементов и непосредственном участии в биогенном круговороте;

- регулировании живыми организмами газового состава атмосферы;

- аккумулировании растениями световой энергии и их участии в первичном биосинтезе органического вещества на Земле;

- перемещении животными живого вещества по пищевым цепям, которые являются основой биокруговорота;

- формировании и изменении свойств почвы микроорганизмами;

- законе биогенной миграции атомов.

Как видно из представленного перечня, в основе воздействия живых организмов на окружающую среду находится понятие круговорота. За время существования Земли, в том числе социально организованного человека должны были бы исчерпаться запасы химических элементов, органических и неорганических соединений, поскольку их содержание на планете ограничено. Однако, этого не происходит.

Академик В.Р. Вильямс писал, что «единственный способ придать чему-то конечному свойства бесконечного - это заставить конечное вращаться по замкнутой кривой», т.е. вовлечь его в круговорот.

Действительно, все вещества на нашей планете находятся в процессе естественного биохимического круговорота, представляющего собой непрерывный биогеохимический цикл. Сущность этого цикла заключается в возврате химических веществ, взятых из минеральных объектов, через растительные, животные и биокостные объекты обратно в минеральные с использованием солнечной энергии. В рамках единого биохимического круговорота выделяют:

- большой (геологический) круговорот, длящийся миллионы лет. Этот круговорот происходит на уровне минеральных, растительных, животных и биокостных тел. Горные породы разрушаются, выветриваются и потоками вод сносятся в Мировой океан, где образуют мощные морские напластования. Часть химических соединений растворяется в воде или потребляется растениями, животными и т.п. Крупные медленные геотектонические изменения, процессы поднятия материков и опускания морского дна, перемещение морей и океанов в течении длительного времени приводит к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь;

- малый (биотический) круговорот, длящийся в течении времени, сопоставимого с продолжительностью жизненных циклов на Земле. Этот круговорот, являясь частью большого круговорота происходит на уровне растительных, животных и биокостных тел. Питательные вещества почвы, воды, воздуха аккумулируются в растениях, расходуются на создание их массы и жизненные процессы в них. Далее реализуются основные цепи питания. А продукты распада органического вещества под воздействием бактерий, грибов, червей и т.п. вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям, и вовлекаются ими в поток вещества. Солнечная энергия используется практически во всех биохимических реакциях, проходит сложный путь, трансформируясь в биосфере.

- круговороты отдельных веществ: воды, углерода, азота, фосфора и т.п.

Эти круговороты тесно связаны и сменяют друг друга, т.к. степень участия отдельных компонентов и поступление солнечной энергии изменяются во времени. Они, как правило, не замкнуты и путем включения в большой круговорот замыкают последний. В качестве примера приведены круговороты азота (рис. 9.4) и углерода (рис.9.5).

Рис.9.4. Круговорот азота в биосфере.

Рис.9.5. Круговорот углерода в биосфере.

Поскольку человек - существо не только биологическое, но и социальное (основные социальные факторы - труд, производство), то помимо естественного биохимического круговорота существует незамкнутый антропогенный круговорот веществ и энергии между окружающей средой и человеческим сообществом. Его отличительными чертами являются:

- значительное ускорение: 7-8 крат в 100 лет;

- низкий КПД при использовании природных ресурсов;

- наличие большого количества отходов.

Причем наиболее ярко воздействие организмов на среду и его возможные масштабы прослеживаются именно в нарушенных системах, являющихся в большинстве случаев следствием именно антропогенного круговорота.

Концепция экосистемы

Из взаимосвязи организма и окружающей среды вытекает концепция экосистемы, которая сформировалась на рубеже ХХ века и подробно рассматривается специальным разделом общей экологии - экологией сообществ.

Экосистема – это сообщество организмов и окружающей среды, взаимосвязанных между собой и объединенных в единое целое. Все экосистемы открыты, во всех экосистемах действует закон сепаратизма. Экосистема является основной единицей в экологии.

Тенсли установил, что для функционирования экосистемы необходимо:

- солнечная энергия (или другие виды энергии);

- абиотические вещества (вода и минеральные вещества);

- биотические вещества (организмы): продуценты, редуценты, консументы;

- круговорот веществ, происходящий с участием биотической и абиотической составляющих под воздействием энергии.

Следовательно, экосистемой можно называть любую совокупность органических и неорганических компонентов, в которых осуществляется круговорот веществ.

В основе принятых в настоящее время классификаций экосистем находятся три основных принципа:

1. Динамический, в соответствии с которым экосистемы делят на развивающиеся, прогрессирующие и стабильные.

2. Компонентный, по которому различают водные, почвенные и лесные экосистемы.

3. Таксономический, делящий экосистемы на глобальные, региональные и локальные.

Сукачев (1942г.) дополнил концепцию экосистемы учением о биогеоценозе - экосистеме, тесно связанной с определенной территорией.

Таким образом, понятие экосистемы связано с круговоротом веществ, в то время как понятие биогеоценоза – с какой-либо определенной территорией.