Почвенные условия тоже играют большую роль в жизни био­ценозов. Основатель почвоведения русский ученый В.В. Докуча­ев определил, что почва — сложная система, включающая опре­деленное количество твердых веществ, газов и воды. Значительная часть воды и органического вещества почвы содержится в составе живых существ. Почва — яркий пример биокосного вещества на­шей планеты.

2. Атмосферные условия

Климатические особенности среды, в которой обитают живые организмы, частично зависят от размера особи. Так, в африканской саванне совместно живут крупные млекопитающие и насекомые. Для жирафа и муравья, скрывающихся в гуще травы, условия среды рез­ко различны. Экологи выделяют макроклимат (результат географи­ческого и орографического местоположения), мезоклимат (климат отдельного участка леса, одного из склонов горы), микроклимат (климат на уровне организма). Некоторые элементы микроклимата ввиду их неясной роли и из-за отсутствия необходимой аппаратуры остаются мало или совсем не изученными.

Главные факторы климата — лучистая энергия от Солнца, тем­пература и влажность воздуха, освещенность, осадки.

3. Условия жизнедеятельности в гидросфере

К главным условиям жизнедеятельности относятся: освещен­ность, температура, соленость воды, наличие токсичных веществ.

На распределении водных организмов нередко сказывается pH. Из растений только некоторые растут в воде с pH ниже 7,5. Мно­гие распространены лишь при pH = 7,7 — 8,8. Некоторые растут при pH = 8,4 — 9,0. Кислые воды торфяников способствуют разви­тию сфагновых мхов, а в озерах с кислой водой часто встречаются ли­чинки двукрылых насекомых.

Рыбы в целом выносят pH в пределах 5—9. При pH ниже 5 мож­но ожидать их массовую гибель, хотя отдельные виды способны при­спосабливаться к pH, доходящему до 3,7.

Продуктивность пресных вод с pH ниже 5 резко снижена, что вле­чет значительное сокращение уловов рыбы. Вода с pH выше 10 ги­бельна для всех рыб.

Максимальная продуктивность вод приходится на pH между 6,5 и 8,5.

В докладе ФАО (1968) указаны величины pH для пресноводных рыб Европы:

1. — 3,5рН гибельно для рыб; выживают некоторые растения и беспозвоночные;

5. — 4,0 pH гибельно для лососевых; плотва, окунь и щука мо­гут выжить после акклиматизации;

1. — 4,5 pH гибельно для многих рыб; размножается только щука;

5. — 5,0 pH опасно для икры лососевых;

   1. — 9,0 pH — область, пригодная для жизни;

1. — 9,5 pH опасно для лососевых и окуня в случае длительно­го воздействия;

5. — 10 pH вредно для развития некоторых видов; гибельно для лососевых при большой продолжительности воздействия;

10. — 10,5 pH переносится плотвой в течение очень короткого времени;

    5. — 11,5 pH смертельно для всех рыб.

2. Теория экосистемных процессов

/_л

1. Общебиосферные процессы

Доминирующим, наиболее активным компонентом биосферы яв­ляется живое вещество. Процессы в живых объектах и с их участи­ем очень многочисленны и разнообразны. Это одно из главных отли­чий живых тел от косных.

В косных телах возможны процессы только двух видов:

а) физические: механическое перемещение, изменение размеров и объема, нагрев и охлаждение;

б) химические: образование новых соединений или разложение их на более простые вещества.

В живых телах за счет образования органических соединений и более сложных структур (органов, организмов, сообществ) возмож­но протекание качественно иных, чем в неживой природе, процессов с получением принципиально иных, недостижимых в неживой при­роде результатов.

Все процессы, протекающие в живом веществе, обладают следу­ющими свойствами:

• всеобщая случайность отдельного процесса (и, соответственно, его результата) при определенной закономерности группы однород­ных процессов, тем более строгой, чем многочисленнее группа;

• существенная индивидуальная неповторимость каждого от­дельного процесса, каждой группы близких процессов.

Как уже отмечалось ( разд. 2.3), в каждой ЭС осуществляются процессы разной степени общности.

Частные процессы в отдельных группах и сообществах и индиви­дуальные процессы в отдельных особях происходят постоянно и со­ставляют пространственные и временные компоненты основного для ЭС процесса — сукцессии.

Как раз в ЭС и объединяются все системные и содержательные экологические процессы — часть в одних группах объектов, часть — в других, а большинство — во всех живых существах ЭС. Каждая особь любого биологического вида участвует и в распределении энер­гии, полученной от Солнца, и в круговороте каких-либо химических элементов или соединений, и в адаптации (приспособлении) к изме­нению окружающих условий. Именно поэтому все живое на Земле взаимосвязано, и поэтому обеспечивается миллионолетнее устойчи­вое развитие биосферы.

В ЭС общебиосферные процессы получают свою конкретизацию, а общие экосистемные процессы конкретизируются в отдельных фун- кционально-структурных подсистемах ЭС.

Все частные процессы в различных организмах и группах мож­но разделить на такие: обмен (веществом, энергией, информацией), рост и развитие (особей, групп, сообществ), размножение особей.

Основной частный процесс в ЭС — фотосинтез, происходящий в зеленых растениях, содержащих хлорофилл. С него начинаются все энергетические процессы в биосфере. Остальные живые объекты, не имеющие хлорофилла, не могут непосредственно воспринимать сол­нечную энергию. Они используют энергию, накопленную растения­ми в своей биомассе. Благодаря разнообразным физиологическим механизмам животные и микроорганизмы получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и с ее помощью преобразуют кос­ные и биокосные вещества в форме круговорота веществ. В процессе эволюции живой природы сформировались очень сложные и развет­вленные отношения между живыми существами различных биоло­

гических видов, обеспечивающие передачу энергии и круговорот ве­ществ с весьма высокой эффективностью и устойчивостью на протя­жении миллионов лет. Эти процессы образуют всевозможные цепи, состоящие из многочисленных участников, сгруппированных в па­раллельные и последовательные звенья. Но в начале каждой цепи находятся растения, осуществляющие фотосинтез.

Слово «фотосинтез» означает создание вещества под действием света. Сущность фотосинтеза — образование растительной биомассы из С0₂ и Н₂0 и минеральных компонентов питания за счет энергии света. При фотосинтезе в отличие от других биохимических процес­сов энергия кванта трансформируется в энергию химической связи. Животные не умеют использовать солнечный свет непосредственно в качестве источника энергии, они получают энергию, поедая расте­ния или других животных, питающихся растениями. Таким обра­зом, источником энергии для всех экологических процессов в био­сфере служит Солнце, а фотосинтез необходим для поддержания всех форм жизни на Земле.

Суммарную реакцию фотосинтеза можно описать уравнением

Углеводы, образующиеся в этой реакции, содержат больше энер­гии, чем исходные вещества (С0₂ и Н₂0). Таким образом, за счет энергии Солнца энергетически бедные вещества С0₂ и Н₂0 превра­щаются в богатые энергией продукты—углеводы и 0₂.

Солнечная энергия, достигающая Земли, составляет 56-10²³ Дж. Около половины этой энергии отражается облаками и не попадает на поверхность Земли. Из энергии, достигшей Земли, только половина участвует в фотосинтезе. Таким образом, фотосинтетически актив­ная радиация составляет в масштабах всей Земли 15-10²³ Дж. На ра­стения может попасть лишь 60% этой энергии. Согласно расчетам, растения производят 2-10¹¹т/год биомассы, что эквивалентно 3-10²¹ Дж. Считается, что энергия, содержащаяся в биомассе всех живых существ на поверхности Земли, сопоставима по величине с энергией всех разведанных запасов топлива (угля, нефти, газа).

В животных организмах биомасса растений, поглощенная в виде пищи, подвергается биохимическим превращениям. Окислителем в