2. Биосфера.

Термин «биосфера» охватывает область распространения активной жизни на нашей планете: нижнюю часть атмосферы (вплоть до озонового слоя, до 10 - 15 км), гидросферу и верхнюю часть литосферы (до температур около 100^оС).

Наиболее всеобъемлющей является биогеохимическая концепция биосферы, сформулированная В.И.Вернадским. В соответствии с его взглядами, основу биосферы составляет живое вещество, понимаемое как совокупность химических элементов, сосредоточенных во всех живых организмах, вместе взятых. Концепция Вернадского рассматривает биосферу как целостное образование, геологическую оболочку Земли, и базируется на следующих принципах.

• 1-й принцип: Биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному значению (правило постоянства химической основы эволюционных процессов органического мира). Живое вещество, вовлекая в биотический круговорот неорганическое вещество, способно проникать в ранее недоступные области и увеличивать перерабатывающую активность. При этом растет разнообразие форм жизни. Средний же химический состав живого вещества остается неизменным.

• 2-й принцип: Эволюция видов, приводящая в ходе геологического развития к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию составляющих биосферу (правило направленности эволюционных изменений органического мира). В соответствии с этим принципом, появление человека закономерно и связано с резким увеличением переработки окружающей среды.

• 3-й принцип: В течение всего геологического времени заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества (правило полной заселенности Земли в любое геологическое время).

Живое вещество обладает огромной энергией, источником которой является солнечная энергия, превращенная в энергию химических связей в процессе фотосинтеза зеленых растений. Эта энергия может использоваться для совершения работы. Живая материя характеризуется большой активностью, она оказывает непрерывное, постоянное воздействие на окружающий мир, изменяя его. Эта геохимическая функция биосферы ставит ее в особое положение среди других геологических оболочек. Будучи активным началом, биосфера изменяет газовый состав атмосферы, минеральный состав литосферы, почву, гидросферу. Геохимическая функция биосферы осуществляется через питание (концентрационная функция), дыхание (газовая функция) и размножение (транспортная функция) всех особей всех видов живых организмов.

3. Биоценоз. Биогеоценоз.

Популяция – это совокупность особей одного вида, относительно изолированная от других групп этого же вида, занимающая определенную территорию, воспроизводящая себя на протяжении длительного времени и обладающая общим генетическим фондом. Популяции – это «атомы» эволюционного процесса.

Совокупность совместно обитающих и взаимодействующих между собой популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих определенную территорию, называется биоценозом.

Любой биоценоз включает в себя три вида живых организмов в зависимости от их способа переработки вещества для поддержания своей жизни:

Продуценты – непосредственно перерабатывающие косную, неживую материю, в т.ч. солнечную энергию (растения).

Консументы – потребляют продуценты (растительноядные животные).

Редуценты – живут за счет консументов (хищники, микроорганизмы).

Через эти три уровня проходит круговорот вещества, иначе, - биогенная миграция атомов. Круговорота энергии на уровне биоценоза не происходит, тепло распределяется по всей атмосфере.

Биогеоценоз, или экологическая система, - это сложная динамическая система, представляющая собой совокупность биотических (популяции различных видов растений, животных, грибов и микроорганизмов) и абиотических (почва, вода, атмосфера, солнечная энергия) элементов, связанных между собой обменом вещества, энергии и информации. Равновесие экологической системы поддерживается за счет внутренних сил самой системы, оно является динамическим, т.е. представляет собой постоянное движение вокруг некоторой точки устойчивости.

Различают несколько типов биогеоценозов: моря, устья рек и побережья, ручьи и реки, озера и пруды, пресноводные болота, пустыни, тундры, леса, травянистые ландшафты.

Закономерности биогеоценозов можно описать, привлекая аппарат синергетики, поскольку они представляют собой открытые системы, обменивающиеся веществом, энергией и информацией со средой, т.е. другими биогеоценозами. Для того, чтобы такая система была способна к самоорганизации, необходима, как известно, обратная связь между ее управляющей и исполняющей подсистемами. Именно такая связь и называется гомеостазом.

Моделировать динамику таких сложных систем, как биогеоценозы, очень трудно: слишком много факторов следует учитывать. Наиболее простые модели, в которых рассматриваются проблемы кооперативных эффектов и самоорганизации в биологических системах, включают всего 3 вида: «хищник – жертва», «конкуренция – сосуществование» и «симбиоз». Несмотря на это, эволюция таких систем принципиально отличается от картины существования отдельно взятых видов и позволяет делать интересные прогнозы.