Динамика биосферы

Термин "динамика биосферы" означает систему закономерных измене­ний состояния среды обитания живых организмов и соответственно со­стояние 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, ультрафиолетовые и радиоактивные и рентгеновские лучи). 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. Конкретное состояние климатических процессов в каждом месте в каждый момент времени называют погодой.

• Именно постоянное изменение погодных условий служит главной причиной разнообразных изменений в биосфере. Как известно, атмосфера нагре­вается неравномерно, что в свою очередь заставляет воздух постоянно перемешиваться, при этом неоднородность земной поверхности весьма усложняет указанное перемешивание.

Необходимо также учитывать и воздействие материков и океанов:

• материки усиливают температурные контрасты — зимой вблизи полюсов они сильнее охлаждаются, а летом в тропиках сильнее нагреваются;

• океаны, напротив, 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, запыленностью), которые тем не менее отличаются от других воздушных масс.

Такие свойства воздушные массы приобретает, 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 поверхно­сти суши в существенной степени определяется постоянными 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 жизне­деятельных 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 (выступающих) и уси­ливается в отрицательных (углубленных) 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 изменения 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 раскрыто русским ученым А.А. Чижевским. Очевидно, что всякое количественное или качественное изменение космической энергии сказывается на состоянии чувствительных к кратковременным изменениям систем Земли (атмосферы, гидросферы, педосферы), и в первую очередь на существующей почти исключительно 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 - от 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 известен.

Ныне на динамику биосферы огромное влияние оказывает человече­ская деятельность. При этом она, согласно Ю.Н. Куражавскому, 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.