ЛЕКЦИЯ ДВАДЦАТЬ ТРЕТЬЯ

БИОСФЕРА
КАК ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
СИСТЕМА

Любое природное тело, процесс, явление могут быть представлены как совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых частей, элементов, иначе говоря, - в виде системы. То есть организованность - важнейшее свойство окружающего нас мира, реализующееся в виде структурных различий составляющих частей. Эти различия проявляются в виде соподчиненных или структурных иерархических уровней.

В зависимости от выделяемых частей природный объект может быть представлен в виде физических, химических, биологических и иных систем. Однако представление природного объекта в виде какой-либо одной системы всегда неполно, отражает только отдельные его стороны.

Термин экология (от гр. oikos - жилище, место обитания, logos - наука) предложил Э. Геккель в 1866 году для обозначения науки, изучающей взаимоотношения животных с органической и неорганической средами. Возможны и иные определения понятия "экология". Вот некоторые из них. "Экология - наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека". "В глобальной экологии центральное место заняло влияние совокупной человеческой деятельности на природу в целом и на ее отдельные элементы". "Экология - наука, изучающая взаимодействие организмов с окружающей средой".

195

Представление объекта в виде экологической системы возможно только при выполнении единственного условия - хотя бы одна из частей системы должна быть какой-либо формой живого. При этом не особенно важно, каковы характеристики живого. Это могут быть биомасса, количество видов, количество хлорофилла и т.п.

Принципиально только одно: и мир в целом, и отдельные образования рассматриваются как единство живого и неживого, его окружения. Живое является полноправным компонентом мироздания. В этом главная особенность и уникальность представления природных тел, процессов, явлений в виде экологической системы.

В самом общем виде под экологической системой следует понимать модель взаимосвязей между живыми организмами и неживой природой (окружающей средой).

При решении практических проблем выделение взаимосвязей между живыми организмами и окружающей средой, выбор показателей, характеризующих живое и среду, будет всегда свой для каждой конкретной задачи. Сколько задач - столько и экологических систем.

Поэтому биосфера как область распространения жизни, включающая наряду с живыми организмами и среду их обитания, является по определению экологической системой.

На основе общих представлений о живом и его окружении экологическая система, включающая любой природный объект, может быть представлена в виде:

Стрелки демонстрируют внутренние связи. Наполнение этих связей конкретным содержанием зависит от конкретной задачи.

Можно выделить несколько наиболее часто используемых вариантов.

Биота представлена в виде всего органического мира и близка понятию "живое вещество". При этом понятно, что понятие "органический мир" шире, так как содержит все органические молекулы, в том числе и вне живого. Однако эта связь подчеркивает, что органические и

196

неорганические соединения сосуществуют в природе, обеспечивают существование друг друга, изменяются, переходя друг в друга.

Второй вариант связан с представлениями об уровнях организации живой материи. Главная проблема состоит в том, что нет однозначного мнения о разделении живой материи на некие уровни. Подходы могут быть многообразны и разносторонни.

Следующий вариант может учитывать связь организмов со средой обитания.

Ясно, что в зависимости от среды обитания конкретных видов живого будут меняться их взаимоотношения с неживым, взаимное влияние будет иметь разные скорости, последствия.

Четвертый вариант имеет особое значение, так как в нем появляется человек. При этом взаимоотношения человека с окружающим миром сводятся не только к эксплуатации природы, но и к освоению ее наукой, философией, религией, искусством.

197

Рассмотрение человека как элемента биоты приводит к следующим заключениям:

• 1) какие бы сложные и запутанные ни были отношения человека с окружающим миром, все они, в конечном счете, экологические;
• 2) экологические проблемы составляют суть существования человека; они постоянны, непрерывны, сменяют друг друга.

При обсуждении проблемы взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой применяются понятия: среда обитания, условия жизни, экологический фактор.

В термин среда обитания вкладывается три основных значения:

• 1) пространство, окружающее рассматриваемый объект, представленное в вещественной, энергетической, информационной формах;
• 2) природные тела и явления, с которыми живое находится в прямых или косвенных взаимоотношениях, взаимодействует прямо или косвенно;
• 3) совокупность физических (природных), природно-антропогенных (культурных ландшафтов, населенных мест и др.) и социальных воздействий на живые организмы.

Видно, что первое значение - наиболее общее, охватывающее все пространство, доступное данному живому объекту. Другие выступают как частные проявления пространства, окружающего и взаимодействующего с живым объектом.

Термин "среда обитания" характеризует состояние окружающей среды. Например, вода - среда обитания живых организмов, воздух - среда обитания живых организмов и т.д. В более широком смысле Земля - среда обитания живой материи.

С понятием условия жизни связан следующий шаг в детализации представлений об окружающей среде. Речь идет о функциональных особенностях окружающего пространства и направленности его действия. Это могут быть аэробные и анаэробные, почвенные, климатические, социальные, физические, химические, экстремальные, комфортные и прочие условия жизни.

198

Таблица 23.1

Температурный режим активной жизни на Земле, °С

Среда обитания	Максимум	Минимум	Годовой перепад
Суша	55	-70	125
Мировой океан	35,6	-3,3	38,9
Пресные воды	93	0	93

Так, например, та или иная среда обитания обеспечивает разные условия жизни. В таблице 23.1 приведены диапазоны активной жизни в разных средах (обеспечиваемые природными факторами). Верхним пределом жизни являются, по-видимому, температуры 50-60°С, при которых разрушаются ферменты и свертываются белки (кроме упомянутых выше случаев микроорганизмов). Однако известны водоросли, живущие в горячих (до 80°С) источниках. В горячих источниках Калифорнии живет один вид рыб (температура 52°С).

Когда речь идет о понятии экологический фактор, необходимо сначала определить и понятие "фактор". Под этим понимается причина, движущая сила какого-либо процесса, явления, определяющая его характер или отдельные черты. Так, под известным понятием фактор риска в медицине понимается причина, способствующая развитию того или иного заболевания (курение - фактор риска по отношению к раку).

Связь тех или иных последствий взаимного влияния живой и неживой природы вряд ли может быть однозначна. Результаты, скорее, связаны вероятностным образом. Особенно - при слабых взаимных воздействиях. Существует специальный термин для описания таких связей - корреляция - указывающий на то, что те или иные параметры каким-то образом связаны друг с другом, однако эта зависимость не может быть точно установлена.

Так, например, говорят о связи курения с заболеванием раком, однако эта страшная болезнь наблюдается и у людей, никогда не куривших. И в то же время многие заядлые курильщики никогда не болели этой болезнью. Можно утверждать только одно - вероятность заболевания раком легких у курильщиков выше. Наблюдается

199

корреляция "курение-рак". Точной зависимости нет. Это и понятно: слишком сложные процессы лежат в основе.

Говоря об экологическом факторе, мы устанавливаем влияние окружающей среды на живые организмы, влияние климата на распространение растительности. И, наоборот, мы говорили о влиянии леса на климатические процессы.

Эти связи могут иметь периодические колебания. Отклик живого на изменения в неживом и обратно имеет нелинейный характер. Последнее означает, что, например, при слабых изменениях внешней среды живое может никак не откликаться на них. Однако при накоплении изменений могут произойти взрывные перестройки.

Анализ многообразия факторов позволяет относительно четко разделить их на три группы: абиотические, биотические и антропические.

Абиотические факторы - комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. Они делятся на химические (состав атмосферы, вод, почвы и т.п.) и физические (давление, влажность, ветер, радиация, температура и т.п.).

Биотические факторы - совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. При этом такие факторы влияют и на неживую природу. Так, бактерии изменяют состав почвы. Известняки формируются из скелетов умерших животных.

Антропические факторы - совокупность воздействия деятельности человека на органический и неорганический мир. Уже фактом своего существования люди оказывают заметное влияние на окружающую среду. Например, в процессе дыхания в атмосферу ежегодно поступает 1,1 × 10¹² кг углекислого газа. Годовая потребность человечества в пище оценивается в 10¹⁶ Дж. Огромное влияние оказывает производственная деятельность человека. Значение этих факторов непрерывно возрастает.

Эффект воздействия экологических факторов зависит не только от их характера, но и от интенсивности. Чем больше интенсивность фактора отличается от оптимальной, тем сильнее угнетается жизнедеятельность организма.

200

Границы, за которыми существование организма невозможно, называются пределами выносливости (рис. 23.1).

Экологическая пластичность организмов проявляется в свойстве адаптации к тому или иному диапазону факторов среды. Чем шире диапазон колебаний экологического фактора, в пределах которого данный вид может существовать, тем больше его экологическая пластичность, шире диапазон выносливости.

Поскольку все факторы взаимосвязаны и среди них нет абсолютно безразличных для любого организма, каждая популяция и вид в целом реагируют на эти факторы, но воспринимают их по-разному. Такая избирательность обуславливает и избирательное отношение организмов к заселению той или иной территории. Фактор, препятствующий распространению одних видов, может быть благоприятен для других. Причем это приспособление происходит относительно независимым для каждого вида путем.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Проанализируйте приведенные определения понятия "экология".
2. Определите понятие "среда обитания". Приведите примеры.
3. Как связаны среда обитания и условия жизни?
4. Что мы понимаем под термином "фактор риска"? Приведите примеры.
5. Чем обеспечивается экологическая пластичность живых организмов?

201