Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы

«Многообразие живых  организмов –

основа организации  и устойчивости биосферы».

 

Содержание

 

Введение

1. Основа организации  и устойчивости биосферы

2. Распределение живого  вещества

3. Классификация живого  вещества

4. Миграция и распределение  живого вещества

5. Постоянство биомассы  живого вещества

6. Функции живого вещества  в биосфере Земли

Заключение

Список литературы

 

Введение

 

Огромное видовое разнообразие живых организмов обеспечивает постоянный режим биотического круговорота. Каждый из организмов вступает в специфические  взаимоотношения со средой и играет свою роль в трансформации энергии. Это сформировало определенные природные  комплексы, имеющие свою специфику  в зависимости от условий среды  в той или иной части биосферы. Живые организмы населяют биосферу и входят в тот или иной биоценоз — пространственно ограниченные части биосферы — не в любом  сочетании, а образуют определенные сообщества из видов, приспособленных  к совместному обитанию. Такие  сообщества называются биоценозами.

Важное экологическое  правило состоит в том, что  чем разнороднее и сложнее  биоценозы, тем выше устойчивость, способность  противостоять различным внешним  воздействиям. Биоценозы отличаются большой самостоятельностью. Одни из них сохраняются в течение  длительного времени, другие закономерно  изменяются. Озера превращаются в  болота — идет образование торфа, а в итоге на месте озера  вырастает лес.

Процесс закономерного изменения  биоценоза называется сукцессией. Сукцессия  — это последовательная смена  одних сообществ организмов (биоценозов) другими на определенном участке  среды. При естественном течении  сукцессия заканчивается формированием устойчивой стадии сообщества. В ходе сукцессии увеличивается разнообразие входящих в состав биоценоза видов организмов, вследствие чего повышается его устойчивость.

Повышение видового разнообразия обусловлено тем, что каждый новый  компонент биоценоза открывает  новые возможности для вселения. Например, появление деревьев позволяет  проникнуть в экосистему видам, живущим  в подсистеме: на коре, под корой, строящим гнезда на ветвях, в дуплах.

В ходе естественного отбора в составе биоценоза неизбежно  сохраняются лишь те виды организмов, которые могут наиболее успешно  размножаться именно в данном сообществе. Формирование биоценозов имеет существенную сторону: «соревнование за место  под солнцем» между различными биоценозами. В этом «соревновании» сохраняются  лишь те биоценозы, которые характеризуются  наиболее полным разделением труда  между своими членами, а следовательно, более богатыми внутренними биотическими связями.

Так как каждый биоценоз включает в себя все основные экологические  группы организмов, он по своим возможностям приравнивается биосфере. Биотический  круговорот в пределах биоценоза  — своеобразная уменьшенная модель биотического круговорота Земли.

 

1. Основа организации  и устойчивости биосферы

 

Термин "биосфера" был  введен для обозначения общего облика поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых  организмов. Два главных компонента биосферы — живые организмы и  среда их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) — сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя  целостную систему. Отдельные популяции  живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы - сообщества животных, растений, микроорганизмов, В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный  обмен веществом и энергией, которые  реализуются множеством трофических  цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными  ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней. Живое вещество выполняет системообразующую роль в суперсистеме жизни - биосфере. Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере есть результат совместно протекающей эволюции взаимодействующих биологических систем — коэволюции. Коэволюционное развитие проявляется в тонкой взаимной приспособляемости видов, во взаимодополнении живых систем. В конечном итоге коэволюция приводит к увеличению разнообразия и сложности в природе. В этом представлении состоит суть концепции коэволюции. Согласно ей многообразие живых организмов — это основа организации и устойчивости биосферы. Каждый биологический вид выполняет свою функцию в биосферном циркулировании вещества, энергии, в обмене информацией и осуществлении обратных связей. В связи с этим очевидна опасность уменьшения численности видов живых организмов и сокращение генофонда, которые непрерывно происходят под давлением человеческой цивилизации на природу.

Таким образом

1. Устойчивость биосферы  в целом, ее способность эволюционировать  определяется тем, что она представляет  собой систему относительно независимых  биоценозов. Взаимосвязь между ними  ограничивается связями посредством  неживых компонентов биосферы: газов,  атмосферы, минеральных солей,  воды и т.д.

2. Биосфера представляет  собой иерархически построенное  единство, включающее следующие  уровни жизни: особь, популяция,  биоценоз, биогеоценоз. Каждый из  этих уровней обладает относительной  независимостью, и только это  обеспечивает возможность эволюции  всей большой макросистемы.

3. Многообразие форм жизни,  относительная устойчивость биосферы  как среды обитания и жизни  отдельных видов создают предпосылки  для морфологического процесса, важным элементом которого является  совершенствование реакций поведения,  связанных с прогрессивным развитием  нервной системы. Сохранились  лишь те виды организмов, которые  в ходе борьбы за существование  стали оставлять потомство, несмотря  на внутренние перестройки биосферы  и изменчивость космических и  геологических факторов.

 

2. Распределение  живого вещества

 

«Быть живым, — отмечал  В.И. Вернадский, — значит, быть организованным». На протяжении миллиардов лет существования  биосферы организованность создается  и сохраняется благодаря деятельности живых организмов.

Живая природа является основной чертой проявления биосферы, она резко  отличает ее тем самым от других земных оболочек. Строение биосферы прежде всего и больше всего характеризуется жизнью. Эта самая мощная геологическая сила, живое вещество планеты, представляет собой совокупность весьма хрупких и нежных живых организмов, по массе составляющих ничтожную часть созданной ими биосферы.

Если живое вещество равномерно распределить по поверхности нашей  планеты, то оно покроет ее слоем  всего в 2 см толщиной.

Химический состав элементов  живого вещества нашей планеты характеризуется  преобладанием немногих элементов: водород, углерод, кислород, азот являются главными элементами земного живого вещества и поэтому названы биофильными. Атомы их создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой и минеральными солями.

Живые вещества нашей планеты  существуют в виде огромного множества  организмов со своими индивидуальными  признаками, разнообразных форм и  размеров. Среди живых организмов встречаются мельчайшие по форме  микроорганизмы и многоклеточные животные и растения крупных размеров. Размеры  колеблются от микрометров (малые бактерии, инфузории) до десятков метров.

Население биосферы в видовом  и морфологическом отношении  так же чрезвычайно разнообразно. Подсчеты количества видов, населяющих нашу планету, проводились различными авторами, но их все же можно считать только приближенными.

Согласно современным  оценкам, на Земле существует около 3 млн видов организмов, из которых на долю растений приходится 500 тысяч видов, а на долю животных — 2,5 млн видов. Весь органический мир нашей планеты со времен Аристотеля традиционно разделяется на растения и животных. В настоящее время, благодаря изучению структуры организации живых существ, можно провести более совершенную классификацию, чем это было раньше.

Живое вещество, по В.И. Вернадскому, «растекается по земной поверхности  и оказывает определенное давление на окружающую среду, обходит препятствия, мешающие его продвижению, или ими  овладевает, их покрывает». Внутренняя энергия, производимая жизнью, проявляется  в переносе химических элементов  и в создании из них новых тел. По мнению В.И. Вернадского, геохимическая  энергия жизни выражается в движении живых организмов путем размножения, идущего в биосфере непрерывно. Размножение  организмов производит «давление жизни», или «напор жизни». В этой связи  между организмами возникает  борьба за площадь, питание и в  особенности «за газ», нужный для  дыхания свободный кислород.

При этом происходит биогенная  миграция атомов: атомы, захваченные  растениями, переходят к травоядным животным, затем — к хищникам, которые питаются травоядными. Мертвые  растения и животные служат пищей  для микроорганизмов, а выделяемые микроорганизмами в результате жизнедеятельности  минеральные вещества снова потребляются растениями. Из этого биологического круговорота выпадает лишь небольшой  процент атомов. Эти вышедшие из жизненного процесса биогенные атомы  попадают в косную (неживую) природы, тем самым играя огромную роль в истории биосферы.

Процесс размножения замирает только при недостатке кислорода  в окружающей среде, действии низких температур и отсутствии места для  обитания новых организмов.

В.И. Вернадский вычислил время, необходимое различным организмам для «захвата» поверхности планеты.

Таким образом, он сделал вывод  о том, что мелкие организмы размножаются быстрее крупных, а домашние животные размножаются быстрее диких.

 

3. Классификация  живого вещества

 

Весь мир живых существ  в настоящее время подразделяют на две большие систематические  группы: прокариоты и эукариоты.

Прокариоты (от лат. pro — вперед, вместо и греч. кагуоп — ядро) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариотов, оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом. Наследственная информация у них реализуется и передается через ДНК, типичный половой процесс отсутствует. К ним относятся бактерии, например, сине-зеленые водоросли. В системе органического мира прокариоты составляют над-царство.

Эукариоты (от греч. еu — хорошо, полностью и karyon — ядро) — организмы, обладающие в отличие от прокариотов, оформленным клеточным ядром, отделенным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал у них заключается в хромосомах, характерен половой процесс. К ним относится все, кроме бактерий.

Самыми низкоорганизованными живыми организмами являются те, у  которых отсутствует истинное ядро клетки, ДНК располагается в клетке свободно, не отделяясь от цитоплазмы ядерной мембраной. Эти организмы получили название прокариоты. Все остальные организмы называются эукариоты.

Именно прокариотам обязана  наша планета появлением атмосферы. Прокариоты могли существовать в  совершенно немыслимых условиях, которые  сложились на нашей планете 3 млрд лет назад — интенсивная ультрафиолетовая радиация, не удерживаемая озоновым слоем, активнейший вулканизм — и были одними из самых приспособленных живых существ. Их потомки, например, сине-зеленые водоросли и сейчас обладают необыкновенной живучестью.

Огромный шаг в эволюции живого вещества был сделан, когда  появились эукариоты с их кислородным  дыханием. На переход от прокариотов  к эукариотам, вызвавшем грандиозную перестройку биосферы, ушло еще около миллиарда лет. За обретение кислородного голодания прокариоты заплатили тем, что они стали смертны в обычном смысле слова, в отличие от эукариотов, которые, по-видимому, не имели естественной смерти. Но вместе с этим они приобрели и значительно большую, чем у прокариотов, эффективность использования энергии, благодаря чему смогли гораздо быстрее эволюционировать и стали способны к самосовершенствованию.

4. Миграция и  распределение живого вещества

 

В связи с действием  солнечной энергии и внутренней энергии Земли в биосфере совершаются  постоянные процессы движения и перераспределения  вещества. В ней осуществляется массовый перенос твердых, жидких и газообразных тел при различных температурах и давлениях. На Земле ежегодно разрушатся 1012 тонн живого вещества из общего запаса 1013 тонн. Такой интенсивный круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость и целостность, связан с жизнедеятельностью биомассы планеты. В отличие от мертвой, материи  живое вещество способно к аккумуляции  энергии, размножению и обладает огромной скоростью реакций. На Земле  нет силы более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим последствиям, чем живые  организмы, взятые вместе. Жизнь на Земле невозможна без круговорота  веществ. Аккумуляция и минерализация  происходит в биоценозах. Основной круговорот углерода состоит в превращении  СO2 в живое вещество, из которого при разложении бактериями и дыханием вновь образуется СО2

Круговорот азота связан с превращением в нитраты молекулярного  азота атмосферы за счет деятельности некоторых бактерий и энергии  грозовых разрядов. Нитраты усваиваются  растениями. В составе их белков азот попадает к животным, а после  отмирания растений и животных —  в почву, где гнилостные бактерии разлагают органические остатки  до аммиака, который затем окисляется бактериями в азотную кислоту. Таким образом, накопление химических элементов в живых организмах и освобождение их в результате разложения мертвых — характерная особенность биогенной миграции.