6.Динамика и развитие экосистем. Понятие о ноосфере.

Экосистема - основная структурная единица экологии. Представляет собой единый природноантропогенный комплекс образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и костные экологические компоненты взаимосвязаны причинно-следственными связями, обменом веществ и распределением потока энергии. В термодинамическом отношении любая экосистема является открытой. Гомеостаз-это равновесие экосистемы. У каждой экосистемы только одно гомеостатическое положение. Основой гомеостатическое положения биосферы является биоразнообразие. Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов (рис. 2);

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов. Экосистема обладает рядом свойств: 1) способность образования живого вещества из неорганических компонентов, 2) способность осуществлять круговорот веществ в природе, 3) видовое разнообразие, 4) возможность поддержания нормального функционирования в условиях изменяющейся среды. Виды экосистем: 1) по пространственному признаку выделяют: 1.1) микро экосистема (домашний аквариум, лужа, капля воды с живыми организмами); 1.2) мезоэкосистема ( лес, река, озеро); 1.3) макро экосистема (крупные географические объекты: материк, море); 1.4) глобальная экосистема (равносильно биосфере).

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Важным следствием иерархической организации экосистем является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Это свойство наз-ся эмерджентностью (целое больше суммы его частей). Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Каждая экосистема - это динамическая структура из сотен и тысяч видов продуцентов, консументов, детритофагов и редуцентов, которых связывают пищевые сети и непищевые взаимоотношения. По характеру среды обитания выделяют: 2.1) наземные; 2.2) водные экосистемы. 3) по степени антропогенного воздействия: 3.1) природные, 3.2) антропогенные, которые делятся на а) техногенные и б) агроэкосистемы ( близки к природной экосистеме, но человек уже успел её изменить – использование машин и удобрений).

Основная причина, позволяющая экосистемам длительное время сохранять постоянный видовой состав, а значит и устойчивость, заключается в том, что популяции, входящие в состав сообщества, находятся в динамическом равновесии.

Таким образом, равновесие экосистемы - это равновесие составляющих ее популяций. Устойчивое увеличение или уменьшение любой популяции приводит к изменению экосистемы в целом. На развитие экосистем влияют следующие факторы:

Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. К ним относятся:

1) климатические (солнечная радиация, температура, кол-во осадков, влажность, газовый состав атмосферы, ветер, атмосферное давление),

2) почвенные факторы- эдафические (состав органического вещества, механическая структура, минеральный скелет почвы),

3) факторы водной среды (солёность, температура, плотность, вязкость, диапазон изменения температур, прозрачность, газовый состав, кислотность, солёность, течения, гидростатическое давление ).

4) факторы рельефа(топография)-оказывает влияние на местный климат и развитие почвы. Это горные цепи, экспозиция склона- определяет количество солнечного света и интенсивность солнечной радиации в зависимости от стороны обращения склона по отношению к сторонам горизонта; крутизна склона.

Огонь и пожар тоже можно отнести к абиотическим факторам, т.к. они оказывают сильное действие на организмы и ускоряют преобразование веществ в экосистемах.

Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга и на состояние неживых компонентов среды обитания. К ним можно отнести:

1) конкуренция является в природе наиболее всеохватывающим типом отношений, при котором две популяции или две особи в борьбе за необходимые для жизни условия воздействуют друг на друга отрицательно. Она может быть внури и межвидовой.

2) Характерным явлением в трофических цепях является хищничество, при котором особь одного вида, называемая хищником, питается организмами (или частями организмов) другого вида, называемого жертвой, причем хищник живет отдельно от жертвы. В таких случаях говорят, что два вида вовлечены в отношения хищник - жертва.

3) паразитизм. Паразиты питаются за счет другого организма, называемого хозяином, однако в отличие от хищников они живут на хозяине или внутри его организма на протяжении значительной части их жизненного цикла. Паразит использует для своей жизнедеятельности питательные вещества хозяина, тем самым постоянно ослабляя, а нередко убивая его.

4) аменсализм, при этом воздействии один вид причиняет вред другому, не извлекая при этом для себя никакой пользы. Например, причиняемый вред заключается в изменении среды. Так поступает человек, разрушая и загрязняя окружающую среду.

5) Симбиоз - это длительное, неразделимое и взаимовыгодное отношение двух или более видов организмов.

6) Нейтрализм - это такой тип отношений, при котором ни одна из популяций не оказывает на другую никакого влияния: никак не сказывается на росте его популяций, находящихся в равновесии, и на их плотности.

Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни. Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека, и сам оказывает воздействие на каждую из этих составляющих. К ним можно отнести:

1) постепенное изменение климата планеты вследствие изменения баланса газов в атмосфере;

2) разрушение биосферного озонового экрана;

3) загрязнение Мирового океана тяжелыми металлами, сложными органическими соединениями, нефтепродуктами, радиоактивными веществами, насыщение вод углекислым газом;

4) разрыв естественных экологических связей между океаном и водами суши в результате строительства плотин на реках, приводящий к изменению твердого стока, нерестовых путей и т.п.;

5) загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков, высокотоксичных веществ в результате химических и фотохимических реакций;

6) загрязнение вод суши, в том числе речных, служащих для питьевого водоснабжения, высокотоксичными веществами;

7) опустынивание планеты;

8) радиоактивное загрязнение отдельных территорий в связи с захоронением радиоактивных отходов, техногенными авариями и т.п.;

9) накопление на поверхности суши бытового мусора и промышленных отходов;

10) сокращение площадей тропических и северных лесов, ведущее к дисбалансу газов атмосферы, в том числе сокращению концентрации кислорода в атмосфере планеты;

11) массовое и быстрое исчезновение видов живого вещества;

12) общее истощение и нехватка природных ресурсов для развития человечества.

Свойство адаптации для существования организма в том или ином диапазоне экологического фактора наз-ся экологической пластичностью. Организмы по степени пластичности делятся на стенобионтные – узко приспособленные организмы и виды (рыбы пресно или солено водные) и эврибионтные – широко приспособленные организмы.

НООСФЕРА

Возникновение жизни и биосферы представляют собой проблему современного естествознания. Постепенное развитие живого вещества в пределах биосферы, к переходу ее в ноосферу ( от греческого "ноос" -разум). Под ноосферой понимают сферу взаимодействия природы и общества. Ноосфера ("ноос" - по-гречески означает разум, дух. ) - новое эмоциональное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Для ноосферы характерно взаимодействие человека и природы: связь законов природы с законами мышления и социально-экономическими законами. Иногда можно услышать мнение, будто бы введенное Вернадским понятие ноосферы не содержит в себе чего-либо нового и исчерпывается учением о географической среде обитания человечества. Однако вряд ли справедливо подобное отождествление. Категории "географическая среда" и "ноосфера" относятся не к совпадающим вещам, не перекрываются по смыслу. Географическая среда - та оболочка Земли, которая воздействует на условия жизни, производства, культуры, быта людей. Ноосфера - оболочка Земли на которую воздействуют производство, культура, быт людей; сюда относятся и бывшие погребенные слои Земли, изменившиеся под влиянием прошлых антропогенных воздействий, не включенные в нынешнюю географическую среду. Ноосфера отражает планетарное воздействие общественного производства на верхние оболочки Земли; не все эти изменения входят непосредственно в географическую среду. Разрушение озонового слоя органическими растворителями и хладагентами уже идет, по элементом географической среды еще не стало, поскольку пока не влияет на производство, культуру, формы общения людей. Это - факт ноосферы, а не географической среды.

Ноосфера, по Вернадскому, требует качественно иного подхода: глобального управления планетарными процессами по единой разумной воле. Этот путь ведет к идеям социалистического планового общества без частной собственности, без воин. Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Ноосфера - последнее из многих состояний эволюции биосферы в геологической истории - состояние наших дней".

В трудах В.И.Вернадского указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы:

1. Заселение человеком всей планеты.( Это условие выполнено. На Земле не осталось мест, где не ступала бы нога человека. Он обосновался даже в Антарктиде.)

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами. Это условие также можно считать выполненным.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли. Это условие можно считать если не выполненным, то выполняющимся

4. Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере. Это условие также можно считать выполненным, хотя именно преобладание геологической роли человека в ряде случаев привело к тяжёлым экологическим последствиям. Объём горных пород, извлекаемых из глубин Земли всеми шахтами и карьерами мира, сейчас почти в два раза превышает средний объём лав и пеплов, выносимых ежегодно всеми вулканами Земли.

5.Расширение границ биосферы и выход в космос. В работах последнего десятилетия В.И.Вернадский не считал границы биосферы постоянными. Он подчёркивал расширение их в прошлом как итог выхода живого вещества на сушу, появления высокоствольной растительности, летающих насекомых, а позднее летающих ящеров и птиц. В процессе перехода в ноосферу границы биосферы должны расширяться, а человек должен выйти в космос. Эти предсказания сбылись

6. Открытие новых источников энергии. Условие выполнено, но, к сожалению, с трагическими последствиями. Атомная энергия давно освоена и в мирных, и в военных целях.

7. Равенство людей всех рас и религий. Это условие если не достигнуто, то, во всяком случае, достигается. Решительным шагом для установления равенства людей различных рас и вероисповеданий было разрушение в конце прошлого века колониальных империй.

8.Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики. Это условие соблюдается во всех странах с парламентской формой правления

9.Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли. Трудно говорить о выполнении этого условия в стране, где ещё совсем недавно наука находилась под колоссальным гнётом определённых философских и политических построений. Сейчас наука от таких давлений свободна, однако из-за тяжёлого экономического положения в российской науке многие учёные вынуждены зарабатывать себе на жизнь ненаучным трудом, другие уезжают за границу. Для поддержания российской науки созданы международные фонды. В развитых и даже развивающихся странах, что мы видим на примере Индии, государственный и общественный строй создают режим максимального благоприятствования для свободной научной мысли

10. Продуманная система народного образования и подъём благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни. О выполнении этого условия трудно судить объективно, находясь в большой стране, стоящей на пороге голода и нищеты, как об этом пишут все газеты. Однако В.И.Вернадский предупреждал, что процесс перехода биосферы в ноосферу не может происходить постепенно и однонаправлено, что на этом пути временные отступления неизбежны. И обстановку, сложившуюся сейчас в нашей стране, можно рассматривать как явление временное и преходящее.

11.Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать её способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения. Это условие, особенно в нашей стране, не может считаться выполненным, однако первые шаги в направлении разумного преобразования природы во второй половине XX века несомненно начали осуществляться. В современный период происходит интеграция наук на базе экологических идей. В мировом масштабе для разрешения экологической проблемы в условиях роста населения планеты требуется способность решения глобальных проблем, что в условиях суверенитета различных государств кажется сомнительным.

12.Исключение войн из жизни общества. Оно не выполнено и пока неясно, может ли быть выполнено. Мировое сообщество стремится не допустить мировой войны, хотя локальные войны ещё уносят многие жизни.