ВЕЩЕСТВО АНТРОПОГЕННОЕ — химическое соединение, включенное в геосферу благодаря деятельности человека. Различают вещества, входящие в биологический круговорот, а потому рано или поздно утилизируемые в экосистемах; и искусственные соединения, чуждые природе, очень медленно разрушаемые живыми организмами и абиотическими агентами и остающиеся вне биосферного обмена веществ. Последние накапливаются в биосфере и представляют угрозу для жизни. Особо можно выделить химические соединения и элементы, естественно входящие в природные образования, но перемещаемые человеком из одних геосфер в другие и искусственно концентрируемые им. Примером таких элементов могут служить тяжелые металлы, извлекаемые человеком из глубин Земли на ее поверхность и здесь рассеиваемые, и радиоактивные вещества, в естественных условиях обычно рассредоточенные на больших пространствах и в небольших концентрациях.[ ...]
Абиотическая часть представлена: 1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства; 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.[ ...]
К абиотическим превращениям загрязнителей в геологической среде относятся окислительные и восстановительные процессы, гидролиз, фотохимические реакции, реакции между самими посторонними веществами и т.п.[ ...]
В абиотический период истории Земли это были геохимические циклы вещества; с появлением биосферы 2,5—3 млрд. лет назад они превратились в биогеохимические, а с появлением техносферы — в технобиогеохимические. Если еще совсем недавно вопрос ставился о биогеохимических циклах в природе и их нарушении человеком [83], то сейчас приходится ставить вопрос для существенной части земной поверхности и для большого числа ее компонентов, а именно, о тёхнобиогеохимических циклах как современной норме природы, поскольку речь идет уже не об отдельных: нарушениях природных циклов человеком, а об их полном преобразовании (например, цикл углерода, цикл воды). Если иметь в виду то, что энергия мировой индустрии сейчас имеет тенденцию удвоения через каждый 15 лет [159], а в Российской Федерации, через 7 — 8 лет, то можно себе представить стремительный рост техногенной составляющей во всех глобальных циклах. Это же обстоятельство необходимо учитывать и при анализе количественных оценок всех технобиогеохимических потоков в экосфере, интенсивность и скорость которых ежегодно возрастает, что требует постоянного корректирования оценок этих явлений.[ ...]
А - абиотическая совокупность; В - биотическая совокупность, включающая три уровня организации; кольцо — круговорот веществ.[ ...]
Круговорот веществ и превращение энергии обеспечивают динамическое равновесие и устойчивость биосферы в целом и отдельных ее частей. При этом в общем едином круговороте выделяются круговорот твердого вещества и воды, происходящий в результате действия абиотических факторов (большой геологический круговорот), а также малый биотический круговорот веществ в твердой, жидкой и газообразной фазах, происходящий при участии живых организмов.[ ...]
Биотическую и абиотическую части.экосистемы связывает непрерывный обмен матераэлов.и круговорот-питательных веществ, энергию для которых- поставляет Солнце. Абиотическая среда ("физические факторы") Создает среду обитания организмов и контролирует их деятельность," во-и. организмы не только приспосеЗ-.ливаются к Ойзичеокой среде, а своей совместной деятельностью приспосабливают геохимическую среду к своим биологическим потребностям.[ ...]
Благоприятные абиотические условия в водохранилищах обусловили значительное увеличение в них биомассы водорослей —цветение воды. В теплые периоды года в результате фотосинтеза в верхних слоях происходит пересыщение воды кислородом, и растворенная углекислота практически исчезает; в нижних слоях, наоборот, интенсивно протекают окислительные процессы и содержание кислорода значительно снижается, а концентрация растворенной углекислоты возрастает. В водохранилищах, расположенных в верховьях, дефицит кислорода наблюдается в зимний период. Благодаря интенсивному развитию биологической жизни в днепровских водохранилищах в воде увеличилось содержание органических веществ, биологических элементов; возрос их сток и в Днепро-Бугский лиман.[ ...]
Взаимодействие абиотических факторов и живых организмов экосистемы сопровождается непрерывным круговоротом вещества между биотопом и биоценозом в виде чередующихся то органических, то минеральных соединений. Обмен химических элементов между живыми организмами и неорганической средой, различные стадии которого происходят внутри экосистемы, называют биогеохимическим круговоротом, или биогеохимическим циклом.[ ...]
Развитие живого вещества биосферы — повышение уровня его организации и степени приспособленности к окружающей среде происходило через катастрофы — резкие изменения абиотической среды. Противоречие между сложившимися абиотическими и биотическими компонентами биосферы при резких для геологического времени изменениях среды разрешалось всякий раз за счет разнообразия и изменчивости живого вещества биосферы. Живое вещество всякий раз сохраняло жизнь в биосфере за счет выживания более приспособленных видов.[ ...]
Хотя каждый знает, что абиотическая среда («физические факторы») контролирует жизнедеятельность организмов, не всегда осознают, что организмы различными способами в свою очередь влияют на абиотическую среду и контролируют ее. Организмы постоянно производят физические и химические изменения инертных веществ, поставляя в среду новые вещества и источники энергии. Химический состав моря и его донных «илов» в значительной степени определяется деятельностью организмов. Растения, обитающие на песчаной дюне, создают почву, совершенно отличную от первоначального субстрата. Коралловые острова южной части Тихого океана — яркий пример того, как организмы влияют на свою абиотическую среду. Из простых исходных веществ, содержащихся в море, в результате деятельности животных (кораллов и др.) и растений построены целые острова. Сам состав нашей атмосферы регулируется организмами, как будет подробно показано в следующем разделе.[ ...]
В процессе круговорота вещества происходит непрерывный синтез из простых неорганических соединений живого органического вещества и одновременное разрушение последнего в простейшие неорганические соединения. Эти два параллельно протекающие процесса обеспечивают обмен веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосистемы и поддерживают постоянство ресурсов питательных веществ в окружающей среде при практическом отсутствии поступления их из внешней среды. Именно замкнутый круговорот вещества является основным стержнем механизма биологической регуляции качества окружающей среды.[ ...]
Разложение включает как абиотические, так и биотические процессы. Однако обычно мертвые растения и животные разлагаются гетеротрофными микроорганизмами и сапрофагами. Такое разложение есть способ, посредством которого бактерии и грибы получают для себя пищу. Разложение, следовательно, происходит благодаря энергетическим превращениям в организмах 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. В бактериальных клетках и мицелии грибов имеются наборы ферментов, необходимых для осуществления специфических химических реакций. Эти ферменты выделяются в мертвое вещество; некоторые из продуктов его разложения поглощаются разлагающими организмами, для которых они служат пищей, другие остаются в среде; кроме того, некоторые продукты выводятся из клеток. Ни один вид сапротрофов не может осуществить полное разложение мертвого тела. Однако гетеротрофное население биосферы состоит из большого числа видов, которые, действуя совместно, производят полное разложение. Различные части растений и животных разрушаются с неодинаковой скоростью. Жиры, сахара и белки разлагаются быстро, а целлюлоза и лигнин растений, хитин, волосы и кости животных разрушаются очень медленно. Отметим, что около 25% сухого веса трав разложилось за месяц, а остальные 75% разлагались медленнее. Через 10 мес. еще оставалось 40% первоначальной массы трав. Остатки же крабов исчезли к этому времени полностью.[ ...]
Метаболизм системы осуществляется за счет солнечной энергии, а интенсивность метаболизма н относительная стабильность прудовой системы зависят от интенсивности поступления веществ с атмосферными осадками и стоком из водосборного бассейна.[ ...]
Почва, или почвогрунт, — слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры, служит важнейшим связующим звеном между биотическими и абиотическими факторами. Почва образуется в результате взаимодействия многих факторов: климата, материнской породы (рельефа и морфологии поверхности), живых организмов и времени. Процессы почвообразования протекают в теснейшей связи с изменениями условий в биоценозе. В состав почвы входят минеральные вещества (50—60 % состава) из разрушающихся горных пород, органические вещества (до 10 %) из остатков организмов и продуктов их жизнедеятельности, воздух (15-25 %) и вода (25-35 %).[ ...]
Загрязнение вод органическими веществами воздействует на абиотические и биотические факторы. Однако экологические последствия подобного загрязнения существенно различны для проточных и стоячих водоемов.[ ...]
Температура — один из важнейших абиотических факторов внешней среды, прямо или косвенно влияющий на живые организмы. Температурные условия среды непосредственно влияют на жизнедеятельность растений и животных, определяя их активность и характер существования в конкретных ситуациях. Особенно заметное влияние оказывает температура на фотосинтез, обмен веществ, потребление пищи, двигательную активность, размножение и др.[ ...]
При этом происходит расщепление органических веществ. Если продукты расщепления вновь используются автотро-фами, возникает круговорот между организмами, населяющими экосистему. Биотическую и абиотическую части экосистемы связывает непрерывный обмен материалом - круговороты питательных веществ, энергию для которых поставляет Солнце (рис. 8.1) .[ ...]
Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определенных отношениях, образуя тем самым, так называемые, экологические системы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории. Растительный компонент биоценоза называют фитоценозом, животный — зооценозом, микробный — микробоценозом. Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет, каким будет зооценоз и микробоценоз. Биотоп — определенная территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва). Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа (рис. 16). Экосистема (экологическая система) — система совместно обитающих живых организмов и условий их существования, связанных потоком энергии и круговоротом веществ (рис. 17). Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.[ ...]
На формирование экосистем влияют многие абиотические факторы, в первую очередь климатические, а также особенности рельефа местности. Разнообразие природных условий на нашей планете приводит к формированию в различных регионах разных типов экосистем. Так как земная поверхность дифференцирована, возникли более или менее разграниченные комплексы взаимоотношений между организмами и факторами среды. Определенные группы организмов так тесно связаны потоками вещества и энергии, что образуют довольно стабильные в географическом отношении экологические комплексы — биомы.[ ...]
Занимаясь особями, экология выясняет, как на них влияет абиотическая и биотическая среда и как они сами воздействуют на среду. Занимаясь популяциями, она решает вопросы о наличии или отсутствии отдельных видов, о степени их обилия или редкости, об устойчивых изменениях и колебаниях численности популяций. При исследовании на популяционном уровне возможны два методологических подхода. Первый исходит из основных свойств отдельных особей, а уж затем изыскивает формы сочетания этих свойств, предопределяющие особенности популяции в целом. Второй обращается к свойствам популяции непосредственно, пытаясь увязать эти свойства с параметрами среды. Оба подхода небесполезны, и обоими мы воспользуемся в дальнейшем. Кстати, те же два подхода целесообразны и при изучении сообществ. Экология сообществ рассматривает состав, или структуру, сообществ, а также прохождение через сообщества энергии, биогенных элементов и других веществ (т. е. то, что называется функционированием сообщества). Пытаться понять все эти закономерности и процессы можно, рассматривая слагающие сообщество популяции; но можно и непосредственно изучать сообщества, концентрируя внимание на таких их характеристиках, как видовое разнообразие, скорость образования биомассы и т. д. Опять-таки пригодны оба подхода. Экология занимает центральное место среди других биологических дисциплин, поэтому неудивительно, что со многими из них она перекрывается — прежде всего с генетикой, эволюционным учением, этологией и физиологией. Но все же основное в экологии— это те процессы, которые сказываются на распространении и численности организмов, т. е. процессы отрождения особей, их гибели и миграции.[ ...]
Биотоп (био... и от греч. — место)— относительно однородное по абиотическим факторам жизненное пространство, занятое одним биоценозом. Он включает в себя минеральные и органические вещества, климатические факторы (свет, температура, влажность, pH среды и др.), физико-химические свойства различных субстратов (почва, дно водоема). Близок к понятиям «эко-топ» и «местообитание вида». Между биоценозом и биотопом, вместе образующих биогеоценоз, существует тесное взаимодействие, основанное на постоянном обмене веществом и энергией.[ ...]
Таким образом, важнейшее свойство потоков в экосистемах -их цикличность. Вещества в экосистемах совершают практически полный круговорот, попадая сначала в организмы, затем в абиотическую среду и вновь возвращаясь к организмам.[ ...]
Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы является круговорот веществ и превращение энергии. Он слагается из множества процессов превращения и перемещения вещества. Отдельные циклические процессы представляют последовательный ряд изменений вещества, чередующихся с временным состоянием равновесия. Как только вещество вышло из данной системы, в которой оно находилось в равновесии, происходит его последовательное изменение до тех пор, пока оно не возвращается к частично первоначальному состоянию. Хорошо известны глобальные процессы круговорота воды на Земле, круговорот кислорода, углерода, азота, минеральных веществ. До появления жизни на Земле действовали одни абиотические факторы. С момента появления жизни на Земле к абиотическим факторам прибавились биотические, а с появлением человека — антропогенные факторы, связанные с вмешательством человека в природные процессы, протекающие в биосфере.[ ...]
Биотический круговорот круговорот биогенных элементов и вовлекаемых им других веществ в экосистемах, в биосфере между их биотическими и абиотическими компонентами.[ ...]
Скорость биологических круговоротов и общее количество вовлекаемого в эти циклы вещества определяются масштабами и экологическими условиями в экосистемах. Для экосистем характерны различные экологические условия, под которыми подразумеваются экологические факторы внешней среды, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Эти факторы могут быть абиотическими и биотическими.. Абиотическими (ракшрами являются климат, рельеф местности, почва, свет, тепло, вода, воздух, снеговая нагрузка и др. Биотические факторы порождаются взаимоотношениями организмов: конкуренцией, взаимоотношениями типа "хищник-жертва", "хозяин-паразит", симбиоз и др.[ ...]
Все экологические факторы в общем случае могут быть разделены на две крупные категории: абиотические (или абиогенные) -факторы неживой или косной природы: климатические, космические, почвенные; биотические (или биогенные) - факторы живой природы. К абиотическим компонентам относятся вещество и энергия, к биотическим — гены, клетки, органы, организмы, популяции, сообщества.[ ...]
По И.А. Шилову (2000), уменьшение числа активных видов снижает интенсивность биогенного круговорота вещества и несколько замедляет энергетический обмен, т. е. число видов в биоценозе в определенной степени следит за регуляцией биосферных процессов. Биологически значимым для сезонных аспектов является влияние абиотических факторов, особенно ярко проявляющихся в ландшафтно-климатических зонах со сменой зимних и летних периодов, а в тропиках — засушливых и влажных менее выражено.[ ...]
Космический транспорт с человеком на борту представляет микроэкологическую систему. Он имеет важнейшие абиотические вещества и средства для их регенерации и многократного использования.[ ...]
Общие .изменения показателей крови под влиянием различных концентраций некоторых ПАВ (поверхностно-активных веществ) можно видеть из материалов рис. 3. Так, концентрация веществ высокой и средней токсичности вызывает увеличение содержания гемоглобина у рыб (максимум на 17—23%), числа эритроцитов (максимум на 500—700 тыс. на 1 мм3) и резкое уменьшение количества лейкоцитов (максимум <на 21—24 тыс. на 1 мм3; см. рис. 3, с, д). В это время на мазках крови отмечается шисто-цитоз. Развивающаяся острая лейкопения и шистоцитоз указывают на угнетение ретикуло-эндотелиальной системы и подавление защитных сил организма под влиянием ядовитых веществ. Увеличение гемоглобина и числа эритроцитов является общей компенсаторной реакцией, которую вызывают абиотические и биотические факторы среды, нарушающие газообмен в организме рыб.[ ...]
Чтобы доказать, что биосфера представляет собой глобальную экосистему, нужно доказать, что разные виды живого вещества вступают в экологические взаимодействия друг с другом и с абиотическими компонентами, а также определить, за счет какого источника энергии существует биосфера.[ ...]
Согласно этому учению биосфера представляет собой оболочку Земли, включающую как область распространения живого вещества, так и само это вещество. Биосфера возникла 3,4 - 4,5 млрд. лет назад и является не просто сочетанием абиотической области распространения живого вещества, но и тесно , их взаимодействие. Как живое вещество есть «функция биосферы», так и биосфера есть результат развития живого вещества как планетарного явления, служащего могучей геологической силой, связанной с другим веществом биосферы биогенной миграцией-атомов.[ ...]
В протекании биогеохимических циклов огромную роль выполняют живые организмы, особенно растения, которые усваивают из абиотической среды экосистем элементы и синтезируют из них органические вещества, составляющие основу жизни: белки, углеводы, жиры и т.д. В процессе жизнедеятельности организмов происходят два противоположных и неразделимых процесса. С одной стороны, из простых абиотических компонентов синтезируется живое органическое вещество, с другой - разрушаются сложные органические соединения до простых абиотических веществ. Эти два процесса обеспечивают обмен веществ в организмах, составляющий основу биологического круговорота биогенов элементов.[ ...]
При экосистемном подходе центром внимания исследователя-эколога являются поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Наибольший интерес представляет установление функциональных связей, таких, как цепи питания, живых организмов между собой и с окружающей средой. Все связи оцениваются по их воздействию на установленный объект (рис.1. 5).[ ...]
Геофизический мониторинг включает элементы наблюдения, оценки, прогноза состояния и изменений геофизической среды (совокупности физических процессов и свойств определенного участка земли), т.е. изменений абиотической составляющей биосферы, как в микро-, так и в макромасштабе, включая загрязнения окружающей среды различными ингредиентами (радиоактивными, вредными химическими веществами и т.п.), а также реакции крупных систем — погоды и климата.[ ...]
Все организмы занимают определенное место в биотическом круговороте и выполняют свои функции по трансформации достающихся им ветвей потока энергии и по передаче биомассы. Всех объединяет, обезличивает их вещества и замыкает общий круг система одноклеточных редуцентов (деструкторов). В абиотическую среду биосферы они возвращают все элементы, необходимые для новых и новых оборотов.[ ...]
Особенности воздействия на биосферу со стороны космических факторов и проявлений солнечной активности состоят в том, что поверхность нашей планеты (где сосредоточена "пленка жизни") как бы отделена от Космоса мощным слоем вещества в газообразном состоянии, т. е. атмосферой. Абиотическая компонента наземной среды включает совокупность климатических, гидрологических, почвенно-грунтовых условий, т. е. множество динамичных во времени и пространстве элементов, связанных между собой и влияющих на живые организмы. Атмосфере как среде, воспринимающей космические и связанные с Солнцем факторы, принадлежит важнейшая климатоформирующая функция.[ ...]
Возможные «маршруты» энергии в системах консументов и редуцентов одни и те же, за одним существенным исключением — фекалии и мертвые организмы в первом случае теряются (поступают в систему редуцентов), а во втором — нет (становятся мертвым веществом, лежащим в основании этой системы). Данное р-азличие имеет фундаментальное значение. Энергия, доступная в форме мертвого органического вещества, может быть в итоге полностью использована в процессах метаболизма и рассеяна в виде тепла при дыхании, даже если для этого ей потребуется несколько раз пройти через систему редуцентов. Исключением являются ситуации, когда (1) вещество экспортируется из данного места и используется в другом, как, например, детрит, вымываемый течением; (2) локальные абиотические условия очень неблагоприятны для процесса разложения, в результате чего остаются залежи неполностью метаболизированного высокоэнергоемкого вещества, в частности нефти, угля, торфа.[ ...]
Атмосферные осадки —это вода во всех видах твердой и жидкой фазы, которую получает земная поверхность в виде дождя, снега, града или сконденсировавшейся на поверхности различных тел росы. В целом атмосферные осадки являются одним из важнейших абиотических факторов, существенно влияющих на условия существования живых организмов. Кроме того, атмосферные осадки определяют миграцию и распространение различных, в том числе и загрязняющих веществ в окружающей среде. В общем круговороте влаги наиболее подвижны именно атмосферные осадки, так как объем влаги в атмосфере оборачивается 40 раз в году.[ ...]
Ярусное строение наземных биоценозов тесно связано с их функциональной активностью. Так, пастбищные пищевые цепи преобладают в надземной части биоценозов, а детритные — в подземной. В водных экосистемах крупномасштабная вертикальная структура задается в первую очередь абиотическими условиями. Определяющими факторами являются градиенты освещенности, температуры, концентрации биогенов и т. п. На значительных глубинах усиливается влияние гидростатического давления. В донных биоценозах важны состав грунтов, гидродинамика придонных течений. Особенности вертикальной структуры выражаются в видовом составе, смене доминирующих видов, показателях биомассы и продуктивности. Фотосинтезирующие водоросли преобладают в верхних, хорошо освещенных горизонтах, что формирует вертикальные потоки вещества и энергии в направлении глубоководных биоценозов, жизнь которых основывается на привнесенной органике.[ ...]
Обобщая вышеизложенные сведения о трансформации буровых реагентов, нефтешламов, нефти и нефтепродуктов в почве и воде, следует еще раз подчеркнуть, что это сложный процесс, на который оказывают влияние особенности гранулометрического состава почв, содержание органического вещества и обменных катионов, а также химический состав нефти и ее свойства. Большое значение также имеет характер их распространения в среде, включая процессы испарения и конденсации, диффузии, адсорбции и десорбции, биодеградации под воздействием микроорганизмов и различные реакции абиотического расщепления. При этом важно также учитывать физико-химические характеристики: растворимость углеводородов, точку кипения, давление паров и др., а также условия, при которых протекает биологическое окисление загрязнителей, адсорбированных частичками почвы, роль органических и неорганических почвенных коллоидов и т. д. Необходимо принимать во внимание и характер миграционных процессов, которые, с одной стороны, приводят к широкому распространению загрязнения за пределы исходного района за счет горизонтальной миграции низко- и среднемолекулярных углеводородов, а с другой - приводят к концентрации в зоне загрязнения высокомолекулярных компонентов нефти и буровых реагентов в верхних слоях почвы.[ ...]
Биосфера — внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы до высоты 25—30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами, составляющими живое вещество планеты. Взаимодействие абиотической части биосферы — воздуха, воды и горных пород и органического вещества — биоты обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В. И. Вернадскому, несут на хебе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические эпохи.[ ...]
Каждый химический элемент, участвующий в жизнедеятельное та организмов, совершает круговорот в природе по своему особому пути, попеременно перехода из органической формы л неорганическую и наоборот. Такое циркуляционное движение биогенных элементов в биосфере в виде простейших абиотических соединений называют био-геохимическими циклами. Здесь "био” относится к живым организмам, а "гео" - к неорганической среде (горные породы, еоздух, вода). Каждый такой цикл представляет собой ряд последовательных превращений веществ. Совокупность множества разнообразных бяогеохи-мических циклов образует круговорот веществ в природе в поддерживает е биосфере состояние динамического равновесия.[ ...]
Очень краткое определение экологической системы (экосистемы) — пространственно ограниченное взаимодействие организмов и окружающей их среды. Ограничение может быть физико-химическим (например, граница капли воды, пруда, озера, острова, пределов биосферы Земли в целом) или связанным с круговоротом веществ, интенсивность которого внутри экосистемы выше, чем между нею и внешним миром. В последнем случае границы экосистемы размыты, имеется более или менее широкая переходная полоса. Так как все экосистемы составляют иерархию в составе биосферы планеты и функционально связаны между собой, имеется непрерывный континуум (как сказано выше, он проблематичен между сушей и океаном). Прерывность и непрерывность сосуществуют одновременно. Об этом уже было упомянуто в главе 2. Там же была приведена схема экологических компонентов экосистемы (рис. 2.4). Это позволяет здесь дать лишь ее развернутое определение: информационно саморазвиваю-щаяся, термодинамически открытая совокупность биотических экологических компонентов и абиотических источников вещества и энергии, единство и функциональная связь которых в пределах характерного для определенного участка биосферы времени и пространства (включая биосферу в целом) обеспечивает превышение на этом участке внутренних закономерных перемещений вещества, энергии и информации над внешним обменом (в том числе между соседними аналогичными совокупностями) и на основе этого неопределенно долгую саморегуляцию и развитие целого под управляющим воздействием биотических и биогенных составляющих.[ ...]
Специфичность взаимоотношений со средой. Организмы живут в условиях определенной среды, которая для них служит источником свободной энергии и строительного материала. В рамках термодинамических понятий каждая живая система (организм) представляет собой «открытую» систему, позволяющую взаимно обмениваться энергией и веществом в среде, в которой существуют другие организмы и действуют абиотические факторы. Следовательно, организмы взаимодействуют не только между собой, но и со средой, из которой они получают все необходимое для жизни. Организмы либо отыскивают среду, либо адаптируются (приспосабливаются) к.ней. Формами адаптивных реакций являются физиологический гомеостаз (способность организмов противостоять факторам среды) и гомеостаз развития (способность организмов изменять отдельные реакции при сохранении всех других свойств). Адаптивные реакции определяются нормой реакции, которая генетически детерминирована и имеет свои границы. Между организмами и средой, между живой и неживой природой существует единство, заключающееся в том, что организмы зависят от среды, а среда изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Результатом жизнедеятельности организмов является возникновение атмосферы со свободным кислородом и почвенного покрова Земли, образование каменного угля, торфа, нефти и т. д.[ ...]
Вместе с тем мы прекрасно знаем, что подвижность экосистемы также относительна: экосистемы таежных лесов или целинных степей существуют длительное время (сотни лет) и, на первый взгляд, стабильны, устойчивы, неподвижны. За короткий отрезок времени в них трудно обнаружить значительные изменения в составе биоты или режимах абиотических факторов, хотя в отдельных случаях массовые размножения некоторых видов животных (например, лесных насекомых) существенно трансформируют экосистему на тот или иной отрезок времени, а иногда служат толчком к ее замене на другую. Таким образом, мы сталкиваемся с тем фактом, что экосистемы, с одной стороны, действительно стабильны, а с другой - подвижны, динамичны во времени и пространстве. Очевидно, что если бы экосистемы существовали в течение короткого времени, быстро заменяясь другими, то они не могли бы накапливать вещество и энергию, не могли бы служить стабильным местом локализации экологических ниш.[ ...]
Теперь очевидно, что увеличение численности волков приведет к увеличению численности популяции растений из-за снижения численности оленя. В то же время возрастание биомассы корма оленя вызовет и увеличение численности волков (за счет интенсивного питания и размножения оленей). Однако в таком случае система начинает работать "вразнос" из-за отсутствия механизма отрицательной обратной связи. Фактически же увеличение биомассы растений не может быть беспредельным: оно всецело зависит от абиотической компоненты среды - почвенных условий, прихода солнечной энергии и ассимиляции питательных веществ продуцентами, каковыми и являются растения.[ ...]
Динамика экосистем. Функциональная целостность экосистем является их отличительной чертой и определяется сложными И межвидовыми взаимоотношениями. Эти взаимоотношения обладают некоторыми относительными «свободами» в структурных связях межцу отдельными компонентами, в частности это выражается в возможности замены видов в конкретных биоценозах сходными по жизненным функциям с другими видами. В зависимости от динамики численности и биологической активности отдельных популяций возможны изменения направленности и интенсивности потоков вещества и энергии, информации. Выше мы уже отмечали, что нестабильность абиотических факторов экосистемы существенным образом влияет, а зачастую и определяет колебательный характер состава и функциональных связей внутри сообществ организмов. Из этого следует, что биоценозы, являющиеся открытыми системами, непрерывно изменяются под действием внутренних и внешних факторов. Функционирование биоценозов носит вероятностный характер.[ ...]
Возможно, лучший способ представить себе экосистему — это задуматься о космическом путешествии. Покидая биосферу, мы должны взять с собой четко ограниченную закрытую среду, которая обеспечивала бы все наши жизненные потребности, а в качестве энергии, поступающей из окружающего пространства, использовать солнечный свет. Для путешествий, длящихся несколько дней или недель, например на Луну и обратно, нам не требуется полностью автономная экосистема, так как необходимый запас кислорода и пищи можно взять с собой, а углекислота и другие отходы могут быть на короткое время изолированы или обезврежены. Для более длительных путешествий, например на планеты Солнечной системы, или для полетов, имеющих целью основать колонии в космосе, потребуется закрытый или обладающий более полными системами регенерации космический корабль, на котором должны иметься все жизненно важные абиотические вещества и средства для их многократного использования. В нем должны осуществляться сбалансированные процессы продуцирования, потребления и разложения организмами или их искусственными заместителями. По сути дела, автономный космический корабль представляет собой микроэкосистему, включающую человека.[ ...]
На восстановительную вторичную атмосферу воздействовали большие потоки энергии , коротковолновое ультрафиолетовое излучение, ионизирующее излучение Солнца (сейчас экранируется озоновым слоем), электрические разряды (грозы, коронцые разряды), местные источники тепла вулканического происхождения. В этих условиях мог идти активный химический синтез, при котором из газов вторичной атмосферы через такие промежуточные продукты, как синильная кислота, этилен, этан, формальдегид и мочевина, образовались сначала мономеры, а затем и полимеры. Ввиду того, что окисление не происходило, водоемы обогащались такими соединениями, как аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, сахара, карбоновые кислоты, липиды. Образовался «первичный бульон». Происходили процессы осаждения, разделения и адсорбции, а на поверхностях минералов (глина, горячая лава)—дальнейшие синтетические процессы (рис.2.11). Это подтверждается результатами анализа древних земных химических ископаемых и их сравнением с внеземным органическим веществом (метеориты), а также многочисленными модельными экспериментами, показавшими, что в смеси газов, воспроизводящей атмосферу, при достаточном притоке энергии действительно происходят процессы синтеза органических веществ. Среди продуктов этого синтеза найдены основные биологически важные соединения, в том числе 14 аминокислот, пурины и пиримидины, сахара, АМФ, АДФ, АТФ, жирные кислоты и порфирины. Удалось создать и модели абиотического образования биополимеров, например, полипептидов с длинной цепью — протеиноидов, имеющих форму шариков диаметром около 1 мкм (микросфер). Здесь можно усмотреть намеки на такой сложный процесс, как абиотическое образование нуклеиновых кислот, на их примитивную абиотическую репликацию, происходящую без участия ДНК-полимеразы.[ ...]