В биоценозах различают два типа пищевых цепей: пастбищную (цепь выедания) и детритную (цепь разложения).

Например: листьями деревьев пита­ются гусеницы, ими - птицы, последними более крупные птицы хищники. Это будет цепь выедания. Но наряду с цепями передачи энергии через живое органическое вещество (продуцент — консумент) существуют детритные пищевые цепи, где используется мертвое ор­ганическое вещество. Так, при разрушении листового опада работает целый конвейер, в котором участвуют животные, грибы, микроорганизмы, дождевые черви, почвенные микроорганизмы.

На суше цепь питания обычно состоит из 3—4 звень­ев. В водной среде цепь длиннее.

Расположение звеньев пищевой цепи в определен­ной последовательности носит название экологической пирамиды. Например, на одном гектаре луга обитает не­сколько миллионов растений, около миллиона расти­тельноядных насекомых, несколько сотен тысяч хищных насекомых, пауков и не более десятка птиц. Таким об­разом, образуется пирамида, основание кото­рой в миллион раз шире, чем вершина.

Типы экосистем. Различают автотрофные и гетеро­трофные экосистемы. В автотрофных преобладают рас­тения, они запасают энергию. Гетеротрофные использу­ют готовую энергию.

Кроме того, существуют естественные (природные) и искусственные (антропогенные) экосистемы. Влияние че­ловека на естественную экосистему незначительно, а ис­кусственную он создает сам. Естественные автотрофные экосистемы — лес, луг, водоем.

Искусственные автотрофные системы — это сельско­хозяйственные поля, т. е. агроэкосистемы, или хемоавтотрофные – это системы в некоторых биологических очистных сооружениях.

Естественные гетеротрофные — это экосистемы оке­анических глубин (животные и микроорганизмы сущест­вуют в них за счет «питательного дождя»), а также высо­когорные.

Искусственные гетеротрофные экосистемы очень раз­нообразны:

1. города и промышленные предприятия (энергия по­ступает по линиям электропередач, нефте- и газопрово­дам; в цистернах автомашин и железнодорожных ваго­нах сырье и продукты питания поступают в город);

2. биологические очистные сооружения (получение биогаза);

3. фабрики по разведению дождевых червей;

4. плантации шампиньонов;

5. рыборазводные пруды (остатки пищи горожан пре­вращаются в биомассу);

6. фермы по производству устриц, морских гребешков, рыб; по выращиванию жемчужных раковин, морской ка­пусты — водоросли ламинарии;

7. экосистемы космических аппаратов.

Живые организмы в процессе жизнедеятельности из­меняют среду обитания, одни виды постепенно вытес­няют другие, т. е. экосистемы эволюционируют во вре­мени.

Тема: « Биосфера – глобальная экосистема Земли»

1. Биосфера как одна из оболочек Земли. Состав, границы биосферы.

2. Учение В. И. Вернадского о биосфере.

3. Ноосфера.

1. Биосфера как одна из оболочек Земли. Состав, границы биосферы.

Понятие биосферы вошло в науку случайно. Более 100 лет на­зад, в 1875 г., австрийский геолог Э.Зюсс, говоря о различных оболочках земного шара, впервые употребил этот термин в своей книге о происхождении Альп. Он понимал под биосферой тонкую пленку жизни на земной поверхности. Однако это упоминание не сыграло сколько-нибудь заметной роли в развитии научной мысли. В 1926 г. были опубликованы две лекции русского минералога В.И.Вер­надского, в которых он, спустя 50 лет после работ Зюсса сформу­лировал основные положения концепции биосферы, которую мы принимаем и сейчас. Под биосферой Вернадский понимал те слои земной коры, которые подвергались в течение всей геологичес­кой истории влиянию живых организмов.

Биосфера — сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным ком­понентом природной среды, окружающей человека.

Земля и окружающая ее среда сформировались в результа­те закономерного развития всей Солнечной системы. Около 4,7 млрд лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газопылеватого вещества образовалась планета Земля. Как и другие планеты, Земля получает энергию от Солнца, дости­гающую земной поверхности в виде электромагнитного излу­чения. Солнечное тепло — одно из главных слагаемых клима­та Земли, основа для развития многих геологических процес­сов. Огромный тепловой поток исходит из глубин Земли.

По новейшим данным, масса Земли составляет 6*10²¹ т, объ­ем - 1,083 * 10¹² км³, площадь поверхности — 510,2 млн км². Размеры, а следовательно, и все природные ресурсы нашей пла­неты ограничены.

Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер) — внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним — лито­сфера (земная кора), гидросфера, атмосфера и сложная обо­лочка Земли — биосфера.

Литосфера — каменная оболоч­ка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы). Земная кора сложена горными породами. Доля различных гор­ных пород в земной коре неодинакова — более 70% приходит­ся на базальты, граниты и другие магматические породы, око­ло 17% — на преобразованные давлением и высокой темпера­турой породы и лишь чуть больше 12% — на осадочные.

Земная кора — важнейший ресурс для человечества. Она содержит горючие полезные ископаемые (уголь, нефть, горю­чие сланцы), рудные (железо, алюминий, медь, олово и др.) и нерудные (фосфориты, апатиты и др.) полезные ископаемые естественные строительные материалы (известняки, пески, гра­вий и др.).

Современная жизнь распространена:

в верхней части земной коры (литосфере),

в нижних слоях воздушной оболочки Земли (ат­мосфере) и

в водной оболочке Земли (гидросфере).

Вглубь Земли живые организмы проникают на небольшое рас­стояние. В литосфере жизнь ограничивает прежде всего темпера­тура горных пород и подземных вод, которая постепенно возраста­ет с глубиной и на уровне 1,5-15 км превышает 100 ⁰С. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2—2,5 км бактерии регистрируются в значительном коли­честве.

Гидросфера — водная оболочка Зем­ли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную.

Поверхностная гидросфера. В ее состав входят воды океанов, морей, озер, рек, водохранилищ, болот, ледников, снежных покровов и др. Все эти воды постоянно или временно располагаются на зем­ной поверхности и носят название поверхностных. Поверхностная гидросфера не образует сплошного слоя и прерывисто покрывает земную поверхность на 70,8%.

Подземная гидросфера — включает воды, находящиеся в верхней части земной коры. Их называют подземными. Свер­ху подземная гидросфера ограничена поверхностью земли, ниж­нюю ее границу проследить невозможно, так как гидросфера очень глубоко проникает в толщу земной коры.

Гидросфера играет огромную роль в формировании при­родной среды нашей планеты. Весьма активно она влияет и на атмосферные процессы (нагревание и охлаждение воздушных масс, насыщение их влагой, и т. д.).

В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10 - 11 км от по­верхности.

Атмосфера - газовая оболочка Зем­ли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пы­ли. Общая масса атмосфе­ры - 5,15-10¹⁵т. На высоте от 10 до 50 км, с максимумом кон­центрации на высоте 20 - 25 км, расположен слой озона, защи­щающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения, гибельного для организмов. Если живые организмы поднимаются выше защитного слоя озона, они погибают.

Атмосфера физически, химически и механически воздей­ствует на литосферу, регулируя распределение тепла и влаги. Погода и климат на Земле зависят от распределения тепла, дав­ления и содержания водяного пара в атмосфере. Водяной пар поглощает солнечную радиацию, увеличивает плотность воз­духа и является источником всех осадков. Атмосфера поддер­живает различные формы жизни на Земле.

Атмос­фера над поверхностью Земли насыщена многообразными живы­ми организмами, которые передвигаются в воздухе активным или пассивным способом. Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20—22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1 — 1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни около 6 км над уровнем моря.

Атмосферные процессы тесно связаны с процессами, про­исходящими в литосфере и водной оболочке. К атмосферным явлениям относят: осадки, облака, туман, грозу, гололед, пыльную (песчаную) бурю, шквал, метель, из­морозь, росу, иней, обледенение, полярное сияние и др.

Атмосфера, гидросфера и литосфера тесно взаимодейству­ют между собой. Практически все поверхностные экзогенные геологические процессы обусловлены этим взаимодействием и проходят, как правило, в биосфере.

Биосфера - внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы до высоты 25-30 км (до озонового слоя), прак­тически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами, составляющими живое вещество планеты. Взаимодействие абиотической части био­сферы - воздуха, воды и горных пород и органического веще­ства - биоты обусловило формирование почв и осадочных по­род – это по В. И. Вернадскому, следствие деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые гео­логические эпохи.

Состав, границы биосферы.

Современная биосфера вклю­чает живые организмы (около 3 млн видов), их остатки, зоны ат­мосферы, гидросферы и литосферы, населенные и видоизменен­ные этими организмами.

Всю совокупность организмов на планете В.И. Вернадский на­звал живым веществом, рассматривая в качестве его основных харак­теристик суммарную массу, химический состав и энергию. В со­став биосферы, кроме живого вещества (растительного, животно­го и микроорганизмов), входят:

биогенное вещество (продукты жиз­недеятельности живых организмов — каменный уголь, битумы, нефть),

биокосное вещество (продукты распада и переработки гор­ных и осадочных пород живыми организмами — почвы, кора вы­ветривания, все природные воды, свойства которых зависят от де­ятельности на Земле живого вещества),

косное вещество — совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные породы маг­матического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).