Биосфера Земли. Содержание понятия биосферы не всегда было однозначным. Первоначально биосферами называли гипотетические глобулы видимо под влиянием идей французских учёных XVIII века П. Л . Мопертюи и особенно Ж. Л. Бюффона о бессмертных органических молекулах, якобы составляющие живую основу всех организмов.
Такое понимание продержалось во Франции до середины века. Существенно иное представление о биосфере сформулировал в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс. В монографии Происхождение Альп Он говорит о самостоятельной биосфере как об особой оболочке Земли, образованной живыми организмами.
В заключительной главе большого трехтомного труда Лик Земли 1909 этот автор пишет, что понятие биосфера возникло как следствие идей Ж. Ламарка и Ч. Дарвина о единстве органического мира. С работ Зюсса датируется начало биологического представления о биосфере, как о совокупности организмов, населяющих Землю, как о живой оболочке планеты.
Такого взгляда придерживались многие русские географы, например Н. М. Сибирцев 1899 , Д. Н. Анучин 1902 , П. И. Броунов 1910 , А. А. Григорьев 1948 , английский исследователь и философ Дж. Бернал 1969 . Французские учёные Э. Леруа 1927 и П. Тейяр де Шарден 1965, 1969 также взяли за основу определение Зюсса, однако трактуют его в идеалистическом плане. Согласно Тейяру, биосфера - живой пласт планеты - одна из стадий воплощения Бога. Представление Зюсса о биосфере как об особой оболочке земли использовал и В. И. Вернадский 1926 , вложив в него, однако, существенно иное, биогеохимическое, содержание.
Биосфера, по Вернадскому область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания. Тейляр де Шарден в Сборнике статей Будущее человека 1969 выразил своё несогласие с подобной трактовкой, явно противоречащей его идеалистической концепции эволюции. Разработка биогеохимического представления о биосфере была тесно связана с практической деятельностью В. И. Вернадского в Комиссии Академии наук по изучению естественных производственных сил России начало 1915 г Зачатки этого представления можно обнаружить уже в высказываниях ученых XVII и XVIII вв в книге Космос А. Гумбольдта и Докучаева. В настоящее время оба понимания биосферы, по Зюссу и по Вернадскому, существуют.
Н. В. Тимофеев-Ресовский предлагает говорить о биосфере в узком и широком понимании.
Представляется более целесообразным употреблять это понятие, вкладывая в него смысл, приданный Вернадским область распространения жизни, используя для биосферы в узком смысле выражения совокупность организмов, пленка жизни, живой покров Земли, биота, биос. Верхняя граница биосферы, по Вернадскому 1965 , проходит на высоте 15-20 км, охватывая всю тропосферу и нижнюю часть стратосферы озон находится у полюсов в слое 8 -30 км в тропиках 15-35 км. Снизу Биосфера ограниченна отложениями на дне океанов до глубины свыше 10 км. и глубиной проникновения в недра Земли организмов и воды в жидком состоянии.
Подстилающая литосфера, верхняя стратосфера, ионосфера и космическое пространство служат биосфере средой. Основной энергетический источник, обеспечивающий функционирование биосферы лучистая энергия Солнца. Таким образом, биосфера - это особая термодинамическая открытая оболочка Земли, вещество, энергетика и организация которой и обуславливаются взаимодействием её биотического и абиотического компонентов.
Она, следовательно, включает совокупность организмов и их остатки, а также части атмосферы, гидросферы и литосферы, населённые организмами и изменяемые их деятельностью. Важнейшей функцией биосферы является регулярное, возрастающее во времени воссоздание живого вещества по численности, весу и количеству аккумулированной и удерживаемой энергии. Человек воспринимает эту функцию как биологическую продуктивность биосферы, её частей океан, почвы, пресные воды или её отдельных экосистем и биогеоценозов дельты, луга, тайга, поля зерновых и т.д Организация биосферы.
Организованность биосферы - явление многоплановое. В самом крупном плане биосфера представляет собой единство живого и минеральных элементов, вовлечённых в сферу жизни. Существенная составная часть единства - биотический круговорот, основанный на взаимодействии организмов, создающих и разрушающих органическое вещество. При более детальном рассмотрении нетрудно обнаружить гетерогенность биотического круговорота, его более древнюю часть, составленную из одноклеточных синтетиков и деструкторов, и относительно позднюю надстройку из многоклеточных организмов.
Ещё более внимательный анализ показывает, что биосфера распределена по поверхности Земли неравномерно. В различных природных условиях она сформирована в виде относительно самостоятельных природных комплексов, получивших название экосистем, или биогеоценозов. Понятие биогеоценоз введено в науку советским ботаником Академиком В. Н. Сукачевым и означает сообщество организмов разных видов, обитающее в определённых природных условиях.
Каждый биогеоценоз, или экосистема, представляет собой своеобразную модель биосферы в миниатюре. Он, как правило, включает фотосинтетиков - хлорофиллоносные растения, создающие органическое вещество, гетеротрофов, живущих на созданной автотрофами органике, деструкторов, разрушающих органическое вещество тел растений и животных до минеральных элементов, а также субстрат с каким-то запасом минеральных элементов.
В зависимости особенностей субстрата, климата, исторических факторов формирования жизни биогеоценозы могут весьма существенно различаться. Известный американский эколог Е. Одум 1968 , говоря об основных экосистемах мира, называет следующие экосистемы моря, эстуарии и морские побережья, ручьи и реки, озёра и пруды, пресноводные болота, пустыни тундры, травянистые ландшафты, леса. Каждая из перечисленных Одумом крупных экосистем, характеризующаяся некоторыми специфическими особенностями, в свою очередь распадается на экосистемы, или биогеоценозы различных лесов - хвойных, лиственных, тропических, каждый из которых отличается своими особями чертами и прежде всего характерным круговоротом вещества.
Точно так же экосистема моря включает в свой состав биогеоценозы коралловых островов, весьма богатых жизнью. Один из основателей экологии как самостоятельной науки, известный английский уёный Ч. Элтон 1960 , обращает внимание на то, что разные биогеоценозы насыщены жизнью в разной степени.
Как правило, бедны разнообразием видов организмов биогеоценозы Крайнего Севера, пустынь, особенно богаты видами биогеоценозы дождевых тропических лесов. Величина первичной продукции органического вещества в биогеоценозах, наиболее богатых жизнью, превосходит продукцию биогеоценозов глубин океана более чем в 50 раз! Живая часть биогеоценоза - биоценоз - слагается из популяций организмов, принадлежащих к разным видам. В распределении видов в составе биоценоза обнаруживаются интересные закономерности. Чем меньше вес организма, тем больше численность его особей Э. Макфельден, 1965 . Изучение частоты встречаемости представителей разных видов позволяет обнаружить другую более важную закономерность Наибольшим распространением отличается сравнительно небольшое число видов.
Так, например, по данным Э. Райса 1952 , изучившего видовую структуру растительности высокотравной Оклахомы, 84 травостоя было занято 9 видами, в то время как на долю остальных 20 видов приходилось 16 . В состав биоценозов входят, с одной стороны, высокоспециализированные виды, способные существовать только в условиях данного биоценоза, с другой - виды с более широким спектром потребностей.
При существенных изменениях среды обитания первыми вымирают специализированные виды. Во многих биоценозах наряду с видами, встречающимися в данном сообществе постоянно, имеются виды, входящие в состав либо на какой-то стадии развития, либо в течение ограниченного сезона. К первым принадлежат многие водные насекомые, живущие в водоёме на личиночной стадии и покидающие это местообитание во взрослом состоянии, например комары.
Большую роль играют отношения типа паразит - хозяин. В последнее время открыта принципиально новая форма связей - передача наследственных особенностей от одних видов к другим с помощью бактериофагов и вирусов. Такая форма связи, по-видимому, широко распространена среди бактерий. Какую она играет роль во взаимодействии между другими членами биоценоза, пока ещё не достаточно ясно. Анализ структуры биосферы не заканчивается на биогеоценозах.
Они, в свою очередь, состоят из популяций разнообразных видов, т.е. из качественно своеобразных форм организации живой материи, каждая из которых ведёт своё начало от общего предка. В биогеоценозе, таким образом, существуют популяции видов с разной историей основа биогеоценоза полифилетчина. В организации биосферы как системы биогеоценозов снова находит своё выражение общий принцип формирования сложного из относительно простого 1. Имеется масса специфических компонентов - популяции отдельных видов. 2. Различные виды организмов не только способны образовывать связи друг с другом, они уже не могут существовать без этих связей. 3. Связи между организмами обеспечиваются в основном одним источником энергии - солнечным излучением.
Каждый биогеоценоз - своеобразный трансформатор солнечной энергии в энергию биосинтезов. 4. Принцип разделения труда, достаточно хорошо выраженный в биогеоценозах, придаёт им черты целостности, относительной независимости существования и, как следствие этого, большей устойчивости. 5. Относительная независимость биоценозов друг от друга при условии конкуренции между ними за местообитание, вещество и энергию создаёт оптимальные условия для эволюций всей биосферы. 5.