Экология: конспект лекций - [2]
Взаимодействие автотрофных и гетеротрофных компонентов – один из самых общих признаков экосистемы, хотя часто эти организмы разделены в пространстве, располагаясь в виде ярусов: автотрофный метаболизм наиболее интенсивно протекает в верхнем ярусе – «зеленом поясе», где наиболее доступна световая энергия, а гетеротрофный метаболизм преобладает внизу, в почвах и отложениях, – «коричневом поясе», в котором накапливается органическое вещество.
Пирамида питания определяет круговорот веществ в биосфере, который выглядит следующим образом:
Экология показала, что живой мир – не простая совокупность существ, а единая система, сцементированная множеством цепочек питания и иных взаимодействий. Каждый организм может существовать только при условии постоянной тесной связи со средой. Интенсивность метаболизма в экосистеме и его относительная стабильность определяются в значительной мере потоком солнечной энергии и перемещением химических веществ.
Отдельные организмы не только приспособлены к физической среде, но и своим совместным действием в рамках экосистемы приспосабливают геохимическую среду к своим биологическим потребностям. Из простых веществ, содержащихся в море, в результате деятельности животных (кораллов и др.) и растений построены целые острова. Состав атмосферы также регулируется организмами.
В создании кислорода атмосферы и органических веществ главную роль играет фотосинтез, который протекает по такой схеме:
Этот процесс преобразования части солнечной энергии в органическое вещество путем фотосинтеза называют «работой зеленых растений». Таким образом производятся не только углеводы (глюкоза), но и аминокислоты, белки и другие жизненно важные соединения.
Эволюцию форм жизни обеспечило то, что в течение большей части геологического времени часть продуцируемого органического вещества не разлагалась, и преобладание органического синтеза вело к увеличению концентрации кислорода в атмосфере. Около 300 млн лет тому назад отмечался особенно большой избыток органической продукции, что способствовало образованию ископаемых горючих веществ, за счет которых человек совершил промышленную революцию.
Три функции сообщества в целом – продукция, потребление и разложение – тесно связаны друг с другом. Хотя мы считаем микроорганизмы «примитивными», человек не может существовать без микробов. «Разложение, следовательно, происходит благодаря энергетическим превращениям в организме и между ними. Этот процесс абсолютно необходим для жизни, так как без него все питательные вещества оказались бы связанными в мертвых телах и никакая новая жизнь не могла бы возникать... Однако гетеротрофное население биосферы состоит из большого числа видов, которые, действуя совместно, производят полное разложение» (Там же, с. 41). Наиболее устойчивым продуктом разложения является гумус, необходимый почве для роста растений.
Сбалансированность продуцирования и разложения – основное условие существования всего живого в биосфере. Отставание утилизации вещества, произведенного автотрофами, не только обеспечивает построение биологических структур, но и обусловливает существование кислородной атмосферы. «В настоящее время человек (разумеется неосознанно) начинает ускорять процессы разложения в биосфере, сжигая органическое вещество, запасенное в виде ископаемых горючих веществ (угля, нефти, газа), и интенсифицируя сельскохозяйственную деятельность, которая повышает скорость разложения гумуса» (Там же). В результате увеличивается содержание углекислого газа в атмосфере, который подобно стеклу поглощает инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью, создавая так называемый парниковый эффект. Люди оказываются как бы в гигантском парнике со всеми вытекающими отсюда последствиями для глобального климата.
«Среднеглобальная температура атмосферы у поверхности Земли около 15 оС. За последний 1 миллион лет она изменялась в пределах 5 оС похолодания и 2 оС потепления. При изменении среднеглобальной температуры на 10 оС, т. е. в 1,5 раза от современного уровня, скорее всего, будет нацело нарушено действие принципа Ле Шателье – Брауна (об этом принципе см. ниже. – А. Г.) – биота как бы сама себя «съест», так как процессы обмена веществ, усиливаясь, приведут не к сопротивлению изменениям в окружающей биоту среде, а к быстрой самодеструкции биосферы» (Н. Ф. Реймерс. Надежды на выживание человечества: концептуальная экология. М., 1992, с. 63). Потенциальные опасности данного процесса – таяние полярных льдов и установление тропического климата на всей Земле.
Все это свидетельствует о том, как важно учитывать тонкие механизмы биосферы – машины, которую надо знать и по крайней мере не мешать ее работе.
Экосистемы подобно организмам и популяциям способны к саморегулированию, противостоя изменениям и сохраняя состояние равновесия. Но для того, чтобы эти механизмы нормально функционировали, необходим период эволюционного приспособления к условиям среды, который называется адаптацией. Адаптация организма может быть структурной, физиологической и поведенческой. К структурной относится изменение окраски, строения тела и т. д. К физиологической относится, скажем, появление слуховой камеры у летучей мыши, позволяющей иметь идеальный слух. Пример поведенческой адаптации демонстрирует мотылек с полосатыми крыльями, садящийся на полосатые листья лилий так, чтобы его полоски были параллельны полоскам на листьях. Аналогичные механизмы адаптации существуют и на уровне экосистем в целом. Они не должны нарушаться человеком, иначе ему придется или самому конструировать их искусственные заменители, на что он пока не способен, или его ждет экологическая катастрофа, так как он не может существовать ни в какой иной среде, кроме биосферы.
![Основы философии](/storage/book-covers/02/02e8fb0857b2e452d5fa1d84c8868e5f4102c16f.jpg)
В учебнике в доступной форме представлена философия как отрасль культуры, охарактеризованы ее основные проблемы в их становлении, начиная с Античности и до XX в. включительно: природа человека и смысл его существования, человек и Бог, наука и ее роль и др. Курс разбит на два раздела: первый посвящен историческому развитию философии, а второй — ее специфике, методам, внутреннему строению. Для студентов средних профессиональных учебных заведений. Может быть интересен всем, увлекающимся философией.
![История мировых религий](/storage/book-covers/d0/d0175697ee773010f596408ee81f8dd8b9865e08.jpg)
«История мировых религий» – обязательный предмет для некоторых специальностей высших учебных заведений. В учебном пособии рассматриваются история происхождения религии, мистические и мифологические предпосылки возникновения религии как отрасли культуры, основные мировые религии – буддизм, христианство, ислам. Особое внимание уделяется моральным аспектам религиозных верований. Книга снабжена вопросами для повторения и списком дополнительной литературы по каждой теме, а также перечнем тем для контрольных работ и рефератов, вопросами к зачетам и экзаменам и словарем терминов и персоналий.Для студентов, преподавателей и всех интересующихся религиозными проблемами.
![История мировой культуры](/storage/book-covers/e2/e27e2fdd2b8864cab926db633e05df7d79e704e0.jpg)
Пособие написано в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта и охватывает все необходимые программные темы. Книга направлена на создание у студентов целостного представления о культуре (материальной и духовной), ее сущности, месте и роли в человеческом обществе, закономерностях ее развития. Особое внимание уделено значению для культуры искусства, философии и религии. Анализируются причины становления множества культур. Каждая глава сопровождается вопросами для повторения и списком необходимой литературы.
![Энциклопедия «Биология». Часть 2. М – Я (с иллюстрациями)](/storage/book-covers/59/59bf84e3aca98b460761c5d16f6d62dc19333508.jpg)
Книга представляет собой научно-популярное справочное издание, включающее более 2000 статей по всем разделам биологии: ботанике, зоологии, генетике, цитологии, анатомии и морфологии, экологии и др. Содержит также статьи о домашних питомцах, основах медицинских знаний и др. Предназначена для школьников и всех интересующихся живой природой.
![Металлы в живых организмах](/storage/book-covers/9f/9fd6f6dc464acb15230faffb3a75ac8dd47aba68.jpg)
В научно-популярной форме автор рассказывает о роли металлов в биохимических процессах, протекающих в живых организмах. Книга будет способствовать расширению кругозора учащихся.
![Роль движений глаз в процессе зрения](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
![Acacia mangium - быстрорастущее дерево для тропической плантации](/storage/book-covers/a4/a47ddc71aed0aa0708c52d35c6e900c63a90a965.jpg)
Acacia mangium — это быстрорастущее тропическое вечнозеленое дерево, которое при благоприятных условиях может вырасти до 30 м в высоту и до 50 см в толщину. Низинный вид, связанный с окраинами тропических лесов и нарушенными, хорошо дренированными кислыми почвами. Аборигенное растение для Папуа, Западной Ириан-Джайи и Молуккских островов в Индонезии, Папуа-Новой Гвинеи и северо-восточной части Квинсленда в Австралии. Из-за быстрого роста и устойчивости к очень бедным почвам A. mangium была завезена в некоторые страны Азии, Африки и западного полушария, где она используется в качестве плантационного дерева.
![Биология о суевериях и библейских чудесах](/storage/book-covers/fc/fcfd5c1ea39648e59566362fc456301d70a3224a.jpg)
Существует ли в действительности «манна небесная»? Чем вызываются «кровавые дожди»? Сколько лет живут растения и животные? На эти и некоторые другие вопросы даются ответы в предлагаемой брошюре. Книжка написана популярно, снабжена иллюстрациями и списком рекомендуемой литературы. Брошюра 3. Мукашева входит в серию «Ученые беседуют с верующими» и дает читателям научные сведения о некоторых биологических явлениях. В следующих брошюрах этой серии читателям будет рассказано о достижениях физики, математики, астрономии и других наук.
![Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов](/storage/book-covers/42/429cb273e0fb76c416f7d01308cd1f996e94a8ff.jpg)
Шведский генетик Сванте Пэабо давно лелеял мечту, казавшуюся несбыточной: выделить ДНК из египетских мумий и, таким образом, “поближе познакомиться” с людьми, жившими тысячи лет назад. Юношеская одержимость повела его тернистым путем — через мучительный научный поиск, борьбу за чистоту экспериментов и интеллектуальную честность, дипломатические маневры и бюрократические войны… И завела намного дальше в глубину веков, к прочтению неандертальского генома, радикально меняющему все представления и о самих неандертальцах, и об их взаимодействии с предками современного человечества. “Неандерталец” — это не только увлекательный рассказ о сенсационном прорыве, но и документ, фиксирующий важную веху в истории науки: становление палеогеномики, новой дисциплины, позволяющей методом исследования древних ДНК восстанавливать картину эволюции нашего вида в таких подробностях, о каких мы раньше не смели и мечтать. (В исходнике отсутствует расшифровка примечаний после 31)