Динамика биосферы

Этот термин означает систему закономерных изменений состояния среды обитания живых организмов и соответственно состояния самих этих организмов, а также непрерывных нарушений последнего.

Как известно, к границам биосферы подходят различные виды космических, и прежде всего солнечных, потоков вещества и энергии (видимый свет, тепловые инфракрасные лучи, ультрафиолетовое и радиоактивное излучение, а также коротковолновое и рентгеновское излучение); большая их часть задерживается в высоких слоях атмосферы и на границе ее с космическим пространством. При этом первопричиной динамики биосферы является поток поступающей на Землю солнечной энергии. Проходя через атмосферу и попутно взаимодействуя с ней, он определяет совокупность климатических процессов. Конкретные состояния последних в каждом месте в каждый момент времени называют погодой.

Именно постоянные изменения погодных условий служат главной причиной разнообразных колебательных изменений в природе биосферы. Как известно, атмосфера нагревается неравномерно, что в свою очередь заставляет воздух постоянно перемешиваться; при этом неоднородность земной поверхности весьма осложняет указанное перемешивание. При этом необходимо учитывать и воздействие материков и океанов. Так, материки усиливают температурные контрасты: зимой вблизи полюсов они сильнее охлаждаются, а летом в тропиках сильнее прогреваются. Напротив, океаны эти контрасты ослабляют.

Над материками и океанами циркуляция атмосферы протекает в основном в форме перемещения воздушных масс. Последние представляют собой объемы тропосферного воздуха; они соизмеримы по площадям с материками и океанами и характеризуются сравнительно однородными внутренними свойствами (температурой, влажностью и запыленностью), которые, тем не менее, отличаются от других воздушных масс. Такие свойства воздушные массы приобретают, когда находятся над поверхностью очагов их формирования: северной или тропической Атлантикой, Арктическим морским бассейном, пустынями, умеренными широтами Евразии и т.д. Отметим, что распределение природно-климатических зон на поверхности суши в суше- ственной степени определяется путями движениями воздушных масс и скоростью их трансформации. В результате зона смешанных и широколиственных лесов Европы есть следствие наиболее мощных воздействий атлантического воздуха, а пустыни — порождение очага формирования континентального тропического воздуха, и т.д.

Воздушные потоки в жизни биосферы играют большую роль. Благодаря им доставляются сотни миллиардов тонн воды из океанов, которые далее увлажняют сушу, они же приносят почти весь необходимый для жизненных процессов йод. Однако в результате воздействия многих факторов траектории воздушных потоков периодически отклоняются от средних положений. Из-за этого в различных местах земли наступают заморозки или оттепели, засухи или дожди, стихийные бедствия или, напротив, периоды устойчивости природных факторов.

Обязателен учет роли геологических факторов, которые преломляют и конкретизируют влияние изменений погодных процессов на природу. В частности, действие заморозков ослабевает в положительных и усиливается в отрицательных формах рельефа, засуха сильнее проявляется не только на южных, но и на глинистых склонах. Наконец, при прогнозировании последствий изменения погоды нельзя не учитывать роль почвенного покрова и, прежде всего его замедленную реакцию на изменения погодных условий. Она в свою очередь тормозит реакцию растительности на изменения последних, что определенным образом стабилизирует состояние всего живого покрова. Указанное явление торможения проявляется, в частности, в том, что атмосферная засуха может быть весьма сильной, но в почве, тем не менее, имеются запасы влаги, которые остались в ней от предыдущих лет. Поэтому дефицит влаги проявляется не так остро.

Вышеизложенное следует увязывать с тем, что скорость реакции различных видов живых существ на изменение погоды (при наличии взаимосвязи между ними) обусловливает непрямолинейность влияния погодных условий на экологические системы. Поэтому биотические факторы служат одновременно источником как автоколебаний ценозов, так и их стабилизации.

Огромную роль в динамике биосферы играют геокосмические ритмы; их значение было показано AJI. Чижевским. Очевидно, что всякое количественное или качественное изменение в притоке космической энергии сказывается на состоянии исключительно чувствительных передающих систем (атмосферы, гидросферы и педосферы), а затем и на существующей за счет энергии Космоса биосфере. В частности, была установлена связь колебаний численности видов живых существ, урожаев, динамики заболеваемости населения с солнечными процессами. Однако следует иметь в виду, что космические ритмы очень разнообразны. Так, наряду с хорошо изученными 11,5-летними солнечными циклами существует множество других — ог одномесячных лунных до длящихся миллиарды лет галактических ритмов. Налагаясь друг на друга, эти ритмы оказывают сложные интегральные воздействия на живые организмы, характер которых до сих пор до конца не ясен.

Ныне, на динамику биосферы огромное влияние оказывает человеческая деятельность. При этом, она, согласно Ю.Н. Куражковскому, в отличие от естественных экологических факторов, обусловливает не колебательные, а преимущественно поступательные изменения природы. Так, развитие водного транспорта влечет за собой создание каналов, соединяющих различные речные системы, и, соответственно, развитие обменов элементами флоры и фауны между водными бассейнами. Что касается колебательных явлений в природе, связанных с человеческой деятельностью, то они весьма редки. Это либо ритмические, часто многолетние процессы смены культурных растений в севообороте, либо аномальные явления.