Контрольные вопросы

1. Что понимается под экосистемой?

2. Охарактеризуйте трофическую структуру экосистемы.

3. Какое экологическое значение имеют продуцирование и разложение в при­роде?

4. Что такое продуктивность экосистемы и уровни продуцирования?

1. Что такое биомасса экосистемы и каковы экологические последствия ее неста­бильности?

2. Что отражается экологическими пирамидами численности? биомассы? про­дукции (энергии)?

3. Что такое цикличность экосистем, как и какими факторами она обусловлена?

4. Что такое сукцессия? Причины ее возникновения.

5. В чем сущность первичной и вторичной сукцессии? Эвтрофикация.

6. Что понимается под сукцессионной серией и как возникает климаксное сооб­щество?

7. Почему сообщество не может одновременно быть высокостабильным и давать большой вы-

ход чистой продукции?

Глава 4. Основы учения в.И. Вернадского о биосфере

4.1.Биосфера как глобальная экосистема Земли

планета Земля 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.

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. Основы понятия о биосфере приведены в Приложении 5, П.1.

Литосфера (греч. «литое» – камень) – каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы) (рис. 4.1).

З емная 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 (табл. 4.1). 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.).

Г

Рис.4.1 Схема строения литосферы

идросфера (греч. «гидро» – вода) – водная оболочка Земли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную.

Таблица 4.1
Соотношение горных пород земной коры
Название горных пород	Процент от общего объема земной коры, %
Магматические и метаморфические породы
Граниты, диориты, эффузивы		20,86
Кристаллические сланцы, гнейсы		16,91
Базальты, габбро, амфиболы		50,34
Осадочные породы
Глины и глинистые сланцы		4,48
Пески и песчаники		3,56
Карбонатные породы		3,57
Прочие породы		0,28

Поверхностная гидросфера – водная оболочка поверхностной час­ти Земли. В ее состав входят воды океанов, морей, озер, 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.

По отношению к объему земного шара общий объем гидросферы не превышает 0,13%. Основную часть гидросферы (96,53%) составля­ет Мировой океан (табл. 4.2).

На долю подземных вод приходится 23,4 млн. км³, или 1,69% от общего объема гидросферы, остальное – воды рек, озер и ледников.

Более 98% всех водных ресурсов Земли составляют соленые воды океанов, морей и др. Общий объем пресных вод на Земле равен 28,25 млн. км³, или около 2% общего объема гидросферы.

Основная часть пресных вод сосредоточена в ледниках, воды которых пока ис­пользуются очень мало. На долю остальной части пресных вод, при­годных для водоснабжения, приходится 4,2 млн. км³ воды, или всего лишь 0,3% объема гидросферы.

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.).

Таблица 4.2 Распределение вод на Земле
Части гидросферы	Площадь распространения, тыс. км2	Объем воды, тыс. км3	Доля от общих мировых за­пасов воды, %
Мировой океан	361 300	1 138 500	96,53
Ледники и снега (поляр-ные и горные области)	16 227	24 064	1,74
Подземные воды	134 800	23 400	1,69
Подземные льды в зоне веч­ной мерзлоты	21000	300	0,023
Озера	2058	176	0,014
Почвенная влага	82 000	16,5	0,001
Пары атмосферы	510 000	12,9	0,001
Болота	2682	11,4	0,0007
Речные воды	148 800	2,1	0,0002

Атмосфера – газовая оболочка Земли, со­стоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли (табл. 4.3). 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.

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.

В формировании природной среды Земли велика роль тропосфе­ры (нижний слой атмосферы до высоты 8 – 10 км в полярных, 10 – 12 км в умеренных и 16 – 18 км в тропических широтах) и в мень­шей степени стратосферы, области холодного разреженного сухого воздуха толщиной примерно 20 км. Сквозь стратосферу непрерывно падает метеоритная пыль, в нее выбрасывается вулканическая пыль, а в прошлом и продукты ядерных взрывов в атмосфере.

В тропосфере происходят глобальные вертикальные и горизон­тальные перемещения воздушных масс, во многом определяющие круговорот воды, теплообмен, трансграничный перенос пылевых частиц и загрязнений.

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.

Таблица 4.3 Состав атмосферы
Элементы и газы	Содержание в нижних слоях атмосферы, %
	по объему	по массе
Азот	78,084	75,5
Кислород	20,964	23,14
Аргон	0,934	1,28
Неон	0,0018	0,0012
Гелий	0,000524	0,00007
Криптон	0,000114	0,0003
Водород	0,00005	0,000005
Углекислый газ	0,034	0,0466
Водяной пар:
в полярных широтах	0,2	-
у экватора	2,6	-
Озон:		-
В тропосфере	0,000001	-
в стратосфере	0,001-0,0001	-
Метан	0,00016	0,00009
Окись азота	0,000001	0,0000003
Окись углерода	0,000008	0,0000078

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. Последние, по В. И. Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в про­шлые геологические эпохи.

Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической частей.

Абиотическая часть представл ена: 1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступаю­щие в обмен с веществом этих пород и физической средой мирового пространства; 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возмож­ны еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.

Б

Рис.4.2 Взаимосвязи живых организмов с компонентами биосферы

иотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов^, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов, под которым понимается перемещение атомов в результате дыхания, пи­тания, размножения и разложения после окончания жизненного цикла живого вещества (смерти), обеспечивая, таким образом, обмен веществ между всеми частями биосферы (рис. 4.2). Принцип биогенной миграции атомов в биосфере приведен в Приложении 5, П.2.