5. Изменение биоценозов во времени. Экологические сукцессии.

Биогеоценоз – саморегулирующаяся система. После окончательного формирования между его компонентами устанавливается экологическое равновесие. Увеличение численности какого-либо вида организмов автоматически вызывает увеличение численности его потребителей. Например, массовое размножение грызунов ведёт к увеличению численности их потребителей: сов, лисиц, паразитов. Они сокращают численность популяции грызунов (погибают менее приспособленные), но это приводит к гибели от голода части потребителей (в первую очередь менее приспособленных). Таким образом, в биогеоценозе восстанавливается равновесие между его членами. Итак, популяции организмов – производителей и организмов – потребителей одновременно существуют в биогеоценозе, взаимно ограничивая численность друг друга.

Каждый биогеоценоз испытывает постоянную смену своих компонентов. Причины этой смены до конца ещё не ясны. Предположительно деятельность организмов, входящих в состав биогеоценоза, делает занимаемую область непригодной для обитания (самоотравление биогеоценоза). Однако эта область пригодна для существования других видов, и они сменяют первоначальные виды данного биогеоценоза.

Пример смены одного сообщества другим, – зарастание небольшого озера с последующим появлением на его месте болота, а затем и леса. Сначала по краям озера образуется плавающий ковёр из осок, мхов и других растений. Постепенно озеро заполняется отмершими остатками растений – торфом. Образуется болото, которое постепенно зарастает лесом.

Последовательная смена во времени одних биоценозов другими на определённом участке земной поверхности называется сукцессией. Сукцессии могут быть двух типов: первичные и вторичные.

Первичные сукцессии – это процесс формирования сообществ живых организмов в таких условиях, в которых они до этого отсутствовали. Примером может служить заселение островов вулканического происхождения поднявшихся с океанского дна, или появление растительных сообществ на песчаных дюнах. Процесс первичной сукцессии занимает примерно 1000 лет.

Вторичные сукцессии – это процесс восстановления и формирования новых сообществ в условиях, в которых они (сообщества) прежде существовали, но были уничтожены, например, восстановление растительности на лесных вырубках или выжженных участках степи. Этот процесс занимает 100-200 лет.

Сукцессия завершается климаксом – образованием стабильного самовозобновляющегося сообщества, находящегося в равновесии с физической средой. Состояние устойчивого равновесия климаксного сообщества проявляется в способности его возвращаться в исходное состояние после кратковременных внешних воздействий, а также в способности противостоять этим воздействиям.

Если сукцессия происходит естественным образом и вызвавшие её причины не связаны с тем или иным видом деятельности человека, то она называется природной сукцессией. Если же изменения в биогеоценозе обусловлены деятельностью человека, то в этом случае говорят об антропогенной сукцессии.

6. Биосфера как естественноисторическая система. Современные концеп­ции биосферы: биохимическая, биогеоценотическая, термодинамическая, геофизичес-

кая, кибернетическая, социально-экономическая. Вклад оте­чественных ученых в развитие учения о биосфере (В.В.Докучаев, В.И.Вернадский, В.Н.Сукачев).

Биосфера – это особая оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Современные концеп­ции биосферы:

Биохимическая. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговоротов химических элементов. Глобальный биотический круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов.

Биогеоценотическая – биосфера рассматривается как система биогеоценозов, функционирующих как единое целое.

Термодинамическая - «Биосфера – термодинамическая оболочка Земли с температурой от +50 до -50°C и давлением 1атм., населённая живыми организмами» (В. И. Вернадский).

Геофизическая – важнейшим фактором, преобразующим геологические оболоч-

ки Земли является деятельность живых организмов.

Кибернетическая – биосфера рассматривается как кибернетическая система.

Социально-экономическая – отражает превращение биосферы в ноосферу.

Вклад отечественных ученых.

В.В.Докучаев сформулировал представление о широком влиянии живых существ на протекающие в природе процессы. Он показал зависимость процесса почвообразования не только от климата, но и от совокупного влияния раститель- ных и животных организмов.

В.И. Вернадский развил это направление и разработал учение о биосфере как глобальной системе нашей планеты, в которой основной ход геохимических и энергетических превращений определяется живым веществом. Он также сформулировал ряд концепций биосферы.

В.Н. Сукачев – один из основоположников биогеоценологии, создатель отечественной геоботанической школы.

7. Структура и вещественный состав биосферы.

Биосфера включает:

1) живое вещество, образованное совокупностью организмов;

2) биогенное вещество, которое создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, сланцы, известняки и др.);

3) косное вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты);

4) биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

Биосфера представляет собой многоуровневую систему, включающую подсистемы различной степени сложности. Границы биосферы определяются областью распространения организмов в атмосфере, гидросфере и литосфере.

Верхняя граница биосферы – озоновый экран (15-20км), нижняя граница – органические отложения на дне океанов и организмы, проникающие в недра планеты. Живая оболочка Земли толщиной 20-40км включает полностью гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы.

Атмосфера простирается над Землёй на высоту свыше 100км и включает тропосферу (до15км), стратосферу (до 100км) и ионосферу. В пределах атмосферы ограничивающими факторами служат ионизирующее излучение, недостаток влаги и кислорода, низкая температура. Жизнь возможна лишь в пределах тропосферы, в стратосфере обнаруживаются лишь некоторые представители, временно переместившиеся из других областей биосферы (бактерии, споры, пыльца растений).

Озоновый экран, расположенный на высоте 15-20км защищает нашу планету от жестких (коротковолновых) ультрафиолетовых лучей. В настоящее время наблюдается появление «озоновых дыр», что выражается в истончении слоя озона в данной точке биосферы. Основной причиной возникновения «озоновых дыр», является накопление в атмосфере фреонов (фторсодержащие углеводороды, применяемые в качестве хладагентов). К счастью, почти все «озоновые дыры» находятся над Антарктидой.

В верхнем слое литосферы (осадочные породы, гранит) проникновение жизни вглубь ограниченно высокой температурой, давлением и отсутствием света. Бактерии обнаружены на глубине 6км.

Гидросфера объединяет океаны, моря, озёра, реки и составляет 70,8% всей поверхности Земли. В океанах некоторые формы жизни проникают на глубину 10-11км, ограничивающими факторами здесь являются давление толщи воды; отсутствие света; особенности газового состава