16.1.2. Геоценозы и биогеоценозы. Экосистемы

Можно выделить также отдельно участки земной поверхности с определенными природно-климатическими условиями, кото­рые будут характеризовать географическую среду обитания жи­вых организмов. Они называются геоценозами. Геоценозы как и биоценозы, входят в качестве составных частей в более слож­ную, но также целостную систему, которую наш соотечествен­ник академик В.Н. Сукачев (1880—1967) назвал биогеоценозом. Примерами биогеоценозов являются водоемы (океаны, моря, ре­ки, озера) и лесные массивы со всеми их обитателями. По клас­сификации уровней организации живого биогеоценоз является элементарной единицей биогеоценотического уровня организа­ции жизни на Земле, а составной частью биоценоза как раз и будет популяция. В естественных условиях наблюдается законо­мерная последовательность преобразований биоценозов с пере­ходом в новое устойчивое состояние, которое можно рассматри­вать как своеобразный фазовый неравновесный физический переход в результате эволюции.

Примерами являются превращения озер в болота, смена форм растительности и т.д. Поскольку понятие биогеоценоза имеет, как мы видим, широкий смысл, иногда его называют эко­логической системой (экосистемой). Термин экология был введен немецким биологом Э. Геккелем в 1866 г. и означал сначала вза­имоотношения между сообществами животных и растений. Сей­час круг вопросов, относящихся к проблемам экологии, значи­тельно расширился, вплоть до представлений концепции устой­чивого развития биосферы, ее коэволюции с человеком и вообще возможности существования жизни на Земле в условиях интенсивного роста техносферы.

Таким образом, экосистема — это взаимообусловленный комплекс живых и абиогенных компонентов, связанных между собой обменом вещества и энергии, продукт совместного разви­тия многих живых организмов, в ходе которого они не только приспособились друг к другу, но и изменились в результате эво­люции. Каждая экосистема содержит и сложные, и простые ком­поненты, поэтому низшие организмы являются составной ее частью. Выпадение одного или нескольких компонентов (вспом­ним бабочку Брэдбери!) может привести к потере целостности или даже гибели определенного биогеоценоза.

16.1.3. Понятие биосферы

В современном естествознании проблемы жизни в целом на Земле объединяются общим понятием биосферы. Этот термин, выведенный в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом (1831— 1914), первоначально означал совокупность всех живых организ­мов на нашей планете. Однако в дальнейшем выяснилось, что биосфера представляет собой единство объектов живой и нежи­вой природы, вовлеченных в сферу жизни. Два основных компо­нента биосферы — живые организмы и среда их обитания — не­прерывно взаимодействуют и влияют друг на друга. Как мы рас­сматривали в гл. 14, воздействие биотических (живых) факторов на абиогенные условия в значительной мере изменяет физиче­ское, химическое и геологическое состояния нашей планеты. Именно поэтому биосферу нельзя рассматривать отдельно от не­живой природы, а только в единой совокупности со средой оби­тания живых организмов — гидросферой, атмосферой и верхней частью литосферы, которые обеспечивают их необходимыми компонентами жизни — водой, кислородом, минеральными ве­ществами и микроорганизмами. Можно даже сказать, что окру­жающая среда выступает неким регулятором жизненных процес­сов, причем не только в поставке необходимых веществ и кон­тактном взаимодействии, но и во влиянии совокупности полей различной природы, обладающих энергетическими и информа­ционными характеристиками.

Таким образом, биосфера — это вся совокупность связанных между собой биологическим круговоротом веществ и энергий биогеоценозов на поверхности Земли. С этим круговоротом связана миграция атомов химических элементов — их биогеохи­мические циклы, в ходе которых атомы большинства химиче­ских элементов проходят бесчисленное число раз через живое вещество. Так, например, весь кислород атмосферы совершает кругооборот в природе через живое вещество за 2000 лет, угле­кислый газ — за 200—300 лет, а вся вода биосферы за 2 млн лет. Разные организмы в разной степени способны аккумулировать из среды обитания различные элементы: содержание углерода в растениях в 200 раз, азота — в 30 раз превышает их уровень в земной коре. Состав, структура и энергетика биосферы опреде­ляются совокупной деятельностью живых организмов. В раз­личных природных условиях биосфера принимает вид относи­тельно независимых комплексов — биогеоценозов. Биосфера распространена неравномерно по земной поверхности, верхняя ее граница — 25—30 км, нижняя (в земной коре) — до 2—3 км, в воде — до 3—10 км.

Океан занимает около 71% земной поверхности Земли, но его биомасса составляет всего 0,13% от суммарной массы живых ор­ганизмов. Масса живого вещества сосредоточена в основном в сухопутных растениях. Сухопутные животные составляют 93%, водные — 7%, растительность на суше — 92%, в воде — 8%. Од­ним из признаков живого и условием сохранения биоты и био­сферы в целом является разнообразие видов живых организмов. К настоящему времени установлено, что число видов растений составляет 21%, а животных — 79% от общего числа объектов живой природы. Однако на 79% видов животных приходится всего 1% всей биомассы Земли. Отсюда можно сделать вывод [8], что чем выше уровень видовой дифференциации, тем мень­ше соответствующая ему биомасса. Такое распределение числен­ности видов и их биомасс не случайно, а определяется ходом эволюции. Несмотря на то что животный мир более разнообра­зен и почти в четыре раза превосходит численность видов расте­ний, на долю позвоночных и млекопитающих приходится менее 4%, поэтому на суше преобладают растения, а в воде — живот­ные. Из процентного соотношения сухопутных и водных видов делается вывод, что возможность видообразования на суше, обусловленная процессами эволюции, выше, чем в воде. Отме­тим еще один общий закон: чем выше уровень дифференци­ации, тем меньше занимаемый видом объем.