Биосфероведение - Валерий Степанович Миловатский
Распределение живого вещества в биосфере крайне неравномерно. Плёнка жизни на Земле соткана как бы из больших прорех и небольших пространств уплотнения. Вернадский характеризовал его зонами «разрежения» и зонами «сгущения» жизни. Кроме того, распределение жизни в биосфере неравномерно как по вертикали, так и по горизонтали.
По вертикали (на суше и на море) живое вещество чаще всего распределяется в виде обширных экогоризонтов, которые Вернадский назвал плёнками. Как правило, это система двух плёнок: верхней и нижней. В верхней плёнке идёт фотосинтез. Поэтому Вассоевич назвал её фотосферой. Нижняя плёнка находится в темноте. Там отсутствует фотосинтез и осуществляется темновая фаза функционирования экосистем. Она названа меланосферой. В меланосфере идёт не менее интенсивная жизнь, чем в фотосфере. Оба экогоризонта, обе плёнки, как на суше, так и в океанах представляют собой единую систему и работают согласовано. Друг без друга они, как правило, не существуют.
В океане – это плёнка планктона (фотосфера) и, отделённая от неё толщей воды, придонная плёнка – бентос (меланосфера). Богатому планктону соответствует мощный слой бентоса. И наоборот. Они взаимосвязаны. Это единая система океанической жизни, океанической части биоты.
На суше эти две плёнки непосредственно примыкают друг к другу. Фотосферу представляют множества фотосинтезирующих организмов и тех нефотосинтезирующих, которые не могут обходится без света. Меланосфера на суше – это вся толща почвы, насыщенная жизнью (и растительной, и животной) не менее надземного слоя. Они также тесно взаимосвязаны – существование одной из них невозможно без существования другой. В частности, исходя только из этой закономерности, можно понять, что почва, лишённая растительного покрова, своей «напарницы»-фотосферы, обречена на гибель.
Теперь рассмотрим распределение живого вещества в биосфере по горизонтали. Здесь оно распределено тоже очень неравномерно: обширные безжизненные пустыни, такие как срединно-тихоокеанская, вдруг оживляются живыми оазисами мощных сгущений жизни. Эти очаги жизни разбросаны по лику Земли не как придётся – их местонахождение имеет свою логику и порядок. Как правило, это места «встреч» разных стихий-сред: земной с водной, водной с подземной стихией, источающей газы, тепловую энергию, вещества богатые химическими элементами.
На море различают пять видов сгущений жизни.
1. Прибрежные сгущения. Практически, это шельфовая зона, богатая кислородом, органикой и другими питательными веществами, поступающими с суши. Именно в этой зоне до 50-100 метров в глубину процветает планктон, а под ним на дне – его меланосферный «напарник» – бентос.
2. Саргассовые сгущения представляют собой большие поля плавающих на поверхности морей бурых или багрянковых водорослей, уснащённых множеством воздушных пузырьков. Самые известные сгущения такого рода находятся в Саргассовом и Чёрном морях.
З. Рифовые. Это всем известные коралловые рифы, которые изобилуют всяческой морской живностью. Тут тебе моллюски и водоросли, иглокожие и цианобактерии, кораллы и рыбы.
4. Апвелинговые сгущения. Эти сгущения жизни связаны с теми местами в море, где сильные восходящие потоки поднимают к поверхности соли и другие питательные вещества. Известны Перуанский, Калифорнийский, Сомалийский, Бенгальский, Канарский апвелинговые сгущения. Особенно богато Перуанское, где вылавливают до 20 % мирового промысла рыбы.
5. Абиссальное рифтовое. Это придонные сгущения жизни, образующиеся вокруг горячих источников рифтовой зоны океанического дна. В местах разлома дна, в рифтах, выходят сероводород, ионы железа и марганца, соединения азота и другие вещества, которыми питаются бактерии и архебактерии, являющиеся пищевой базой для более сложных организмов. Известны Галапагосские рифтовые сгущения, у острова Пасхи на глубине около 3 километров.
На суше различают четыре вида сгущений жизни.
1. Береговое – экологические системы на берегах морей.
2. Пойменное сгущение – в долинах и дельтах рек.
3. Тропические и среднеширотные леса.
4. Континентальные водоёмы.
Так как о наземных экосистемах вы имеете хотя бы внешнее представление, мы здесь ограничились их перечислением. В экологическом разделе они будут рассмотрены подробнее. Приведём лишь один пример неравномерности распределения живого вещества на суше. В среднем 1 гектар суши в лесостепной зоне «даёт» 160 тонн растительной биомассы, в тропиках – 440 тонн, а в пустыне – 7 тонн.
Глава 6. Работа живого вещества в биосфере
О видовом разнообразии живого вещества. Главные способы питания организмов и распределение работы между царствами биологического мира. О биотическом круговороте. Виды работы живого вещества.
Всё разнообразие современной биоты представлено двумя миллионами видов организмов. Большую часть из них относится к животным – около одного миллиона и 0,265 миллиона видов составляют растения. Причём 75 % видов животного мира принадлежит насекомым, лишь 4 % – к позвоночным, и совсем небольшая часть к млекопитающим – 0,4 %. На суше наблюдается большее разнообразие растений, чем на море.
Ни один вид, ни один организм из всего разнообразия живого мира не может быть лишним. Каждый выполняет свою, сугубую задачу в обширном хозяйстве биосферы. Даже вирусы, несмотря на их микроскопическую величину, играют большую эволюционную роль.
Попробуем разобраться какие задачи выполняют в биосфере самые крупные группы живого мира – царства и надцарства. Но для начала, чтобы понятно было дальнейшее, кратко перечислим основные типы питания организмов.
Все организмы по способу питания разделяются на три основных типа.
1. Автотрофы – питаются неорганикой и не поедают других существ. Автотрофы подразделяются на фототрофы (фотосинтетики), приобретающие энергию за счёт фотосинтеза (это растения, цианобактерии) – и на хемотрофы (хемосинтетики), добывающие энергию и питание из неорганических химических соединений (это различные бактерии).
2. Гетеротрофы – питаются органикой, поедая автотрофов и гетеротрофов (своих собратьев). Они не способны ассимилировать окружающую энергию. Это животные и микроорганизмы.
3. Миксотрофы – могут питаться и органикой, и неорганикой. К ним относятся некоторые бактерии. Есть ещё сапрофиты, питающиеся остатками жизнедеятельности других организмов. Сюда относятся грибы.
Как же распределили громадную работу в хозяйстве биосферы разные организмы? Начнём с надцарстра прокариотов (безъядерных), с царства бактерий. Они и эволюционно, и функционально идут в биосфере первыми, выполняя при этом гигантскую работу по созданию основы биосферы. Без них невозможно существование всего остального живого мира. В свою очередь царство бактерий имеет три подцарства.
1. Подцарство собственно бактерий – эубактерий. Оно имеет все типы питания: автотрофное, гетеротрофное, миксотрофное. Из них 50 видов бактерий относятся к фототрофам, но кислород они не выделяют. Основная задача бактерий в биосфере – вводить в биотический круговорот абиогенные неорганические вещества, фиксировать азот из атмосферы, накапливать органику и энергию для всей биоты, разлагать отжившие организмы, образовывать почву.
2. Подцарство архебактерий (древних бактерий). Их около 40 видов. Они относятся к хемотрофам и обладают способностью жить в экстремальных условиях: в горячих источниках при 100 °C и выше, при повышенной кислотности среды (при рН=1). Их задача – вовлекать в биотический круговорот новые массы химических элементов, «снабжать» энергией высокоорганизованные организмы.
