Одум - Экология - т.1 (947506), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Иногда лучшим способом понять структуру экосистемы является эксперимент, т. е. нарушение тем илп иным способом структуры иля функция акоспстемы в надежде, что реакция системы на такое нарушение позволит проверить гипотезы, основанные на наблюдениях. В последние годы «стрессовая», пля «пертурбациопная» (от лат. рег1пгЬаге — нарушать), экология стала важной областью исследований 1с»п: Труды международного спмпозиу»га/Под ред, Варрета и Розенберга (Вагге«1, ВозепЬегд, 1982)). Помимо вмешательства в саму систему можно создавать модели и манипулировать с впмп, о ~ем уже кратко было сказано в тл, 1.
Прн чтеппн этой книги вы встретите примеры всех перечисленных подхочов. 4. Биологическая регуляция геохииической среды: гипотеза Геи Определения Отдельные организмы не только сами приспосабливаются к физической среде, но п своей совместяой деятельностью в экосистемах приспосабливают геохпмическую среду к свопм бяологическим потребностям. Таким образом, сообщества организмов, а так- Д» Глава 2 же пх среда обитания развиваются как единое целое. Тот факт, что химия атмосферы и сильно аабуференная физическая среда Земли резко отличаются от условий па любой другой планете Солнечной системы, привел к созданию гипотезы Гги, согласно которой организмы, особенно микроорганизмы вместе с физической средой, образуют сложную систему регуляцзпт, поддерживающую на Земле условия, благоприятные для жизни (1оке!ое19 1979).
Объяснения Всем известно, что аоиотпческая среда («фпзическпе факторы«) контролирует деятельность организмов, однако не все понимают, что организмы в свою очередь влияют на абиотическую среду и контролиру«от ее самымп разнообразнымп способами. Организмы постоянно изменяют физическую и химическую природу инертных веществ, отдавая в среду новые соединения н источники эноргпп. Так, состав морской воды и донных илов моря в значительной мере определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной дюне, образу1от на пей почву, совер~|енпо отли«ную от исходного субстрата. Яркий пример того, как организмы пзмшппот абиотическую среду, — коралловый атолл в в|жной части Тихого океана. Из простого сырья, предоставляемого морем, животные (кораллы) и растения строят целые сстрова. Организмы контролируют даже состав нашей атмосферы.
Зто распространение биологического контроля на глобальньш уровень стало основой гипотезы Геи (Рея — древнегреческая богпня Земли), созданной Джеймсом Лавлоком (гашез Кохе!ос)г). Физик, изобретатель и инженер Джеймс Лавлок н микробиолог Лпнп Маргулис (Вупи Магдп1(з) пзложиля гипотезу Ген в ряде статей и в недавно выпущенной книге (1оче1ос)д И79; Воче1ос)с, Магдн1)з, 1973; Магда!1«з, ?оче1ос)г, 1974, 1975; 1охе1ос1«.
Ергон, 197о). Онп пришли к выводу, что состав атмосферы Земли с ее уникально высоким содержанием кислорода и низким содержанием двуокиси углерода, а ташке умеренные температурные условия и условия кпслотности на поверхности Земли нельзя объяснит«в если не учитывать, что основную роль здесь сыграла буферная активность ранних форм жизни.
Она продолжалась координированной активностью растений и микроорганизмов, сглаживающей колебания физических факторов, которые проявились бы в отсутствие хорошо организованных живых систем. Например, аммиак, выделяемый организмами, поддерживает в почвах п донных осадках рН, благоприятный для жизнедеятельности самых разнообразных организмов. Без этого продукта н«пзнедеятельностп организмов значение рН в почве могло бы стать таким низким, что лишь очень немногие виды организмов оказались способными выжить в таких условиях.
37 Экосистема Тяблпз« '.1. Сравкеапе состава атмосферы п температурных успокой на Марсе, Венере. Земле п гвпотетпческой Земле без жизни. (Пй ).осс!ос)с, 1979.) Земля без жизиа Зеилл Марс Венера Содержанке юзов л атмосфере, »7» Двуокись уз зерола Азот Ппслорол Те»сператург гоаертлостк, 'С 0,03 79 21 13 95 2,7 0,13 — 53 98 ! 9 Слети 290М50 98 1,9 (.лолы 477 В табл. 2.! сравппваотся состав атмосферы Земли с гпко~етпческой атмосферой, которая имелась бы на безжпзненкойт Земле, и с атмосферой Марса, гдо если н есть жнзпь, то сов< ршепп ~ ясно, что опа пе коптролпруот фнзичоскую среду. Ипымп словами.
представление о том, что сначала в результате чисто случайного взапмодействпя физических свл на Земле возникла атмосфера, благоприятная для поддержания жпзпп, а затем уже появилась и сама ткизнь, прпспосаблнвагощаяся к этим условиям, неверно. Вероятнее всего, что именно орташ!змы играли основную роль в развитии и регуляцпн геохпмнческой среды, благоприятной для нпх. Лавлок п Маргулпс рассматривают слояслую сеть мпкрооргапнзмов «коричневого пояса» как тонкую регулпрующую спстему. функциоштрующую по прпнцнпу хемостата и несколько напоминающую спстему тсондпционпровання, которая поддержпвает пригодные для жпзнн условпя в небоскребе.
Эта регулирующая система 1аГея») делает Землто сложной, но единой кибернетической системой (с»т. равд. 6 этой главы). Все это весьма гппотетпчно. К удовлетворению многих скептиков пока не найдена реальная сеть системы контроля, хотя большпнство признают сильное бяологпческое влияние на атмосферу, Лавлок согласен, что юпшскп Ген» могут быть долгнмп н трудными, поскольку в ннтегрпрованном механизме регуляция такого масштаба должны участвовать сотнн разных процессов.
Человек, несомненно, интенсивнее, чем другие организмы. пытается изменять физпческпе условпя среды для удовлетворенпя свопх непосредственных нужд, не замечая прп этом, что рубит сук, на котором спдпт. Уничтожаются бпотпческне компоненты, фпзвологическп необходимые для нашего существованпя, наруп|аются глобальные равновесна. Поскольку человек относится п и гетеротрофным п к фаготрофным организмам, процветающим нз вершпне сложных ппщевых цепей, оп завпспт от прпродпой среды, несмотря на все совершенство развитой им техники.
Наши огромные города — всего лишь паразпты на бпосфере, еслп рассматривать их, походя из потребностей человека в ресурсах лсиз- 38 Глава 2 необеспечения, о которых мы уже говорили, т. е. потребности в воздухе, воде, горючем и пище. Че»«крупнее и благоустроеннее становятся города, тем болыпе ресурсов им требуется от окружающей местности п тем болыпе опасность того, что они нанесут ущерб своему «хозяину» — природной среде. Предложенная Лавлоком гипотеза Геи указывает на важность изучения и сохранения регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться по крайней мере к покоторому количеству пе сосредоточенных в одной точке заг рязненпй, например загрязнений двуокисью углерода, «теплом», окислами азота н т.
д. Соответственно, стремясь всеми средствами снизить уровень загрязнения, человек должен также сохранять целостность и крупном»с«птабность буфериоп системы жизнеобеспечения. Примеры 1 Одна из классических работ, которые должпы считаться обязательными в списке рево»«епдуемой литературы для каждого, кто изучает эколоюпо, — зто опубликованная в 1958 г. обзорно-теоретическая работа «Биологический контроль химических факторов среды» Альфреда Редфилда. Редфилд собрал данные, свидетельствующие о том, что кислород воздуха и нптраты.
содержащиеся в морской воде, образованы в результате жизнедеятельности организмов и в значительной степени контролируются ею и, кроме того, что количество этих жизненно важных веществ в море определяется биологическим круговоротом фосфора. По своей слаженности и безукоризненной организации эту систему можно сравнить с превосходнымп часамп, но в отличие от часов «заводной механизм» моря не сконструирован инженерами и действие его нам малопонятно. В небольшой книге Лавлока (Еоче1ос)5 1929), на которую мы уже ссылались, делается попытка экстраполировать гппотеау Редфплда на глобальный уровень; зту книгу и книгу Д»кенча «Самоорганизующаяся Вселенная» (Уап1зс!ц 1980) также рекомендуется прочитать.
Мелпорудные разработки в Копперхилле (шт. Теннесси) служат впечатляющим примером последствий катастрофического снижения численности организмов, приведгпего к нарушению структуры системы и в результате к крайней чувствительности на воздействле физических факторов. В окрестностях этих разработок дым медеплавильных печей на обширной площади погубил асю растктельность. При способе выплавки меди, известном как «обжигание», поджигают огромные кучи руды, сырых дров и кокса. Эти кучи затем долго тлеют, испуская кислый дым. Впоследствии оголенная почва подверглась эрозии, и вознккла пустыня внушительных размеров, несколько напоминающая марсианский ландшафт (рис.
2.5). Кроме того, на большой территории Рнс. 2.5. Л. Впд района разработок медной руды в Нопперхилле (шт. Теннесси) лает представление о том, кан выглядела бы Земля, лишенная зкнзнн. Эту территорию когда-то покрывали роскошные леса; затем вон растительность была унп пожена дымом медеплавильных печей Хотя прп современных методах обработки руды дып не образуется, растительность до снх пор не восстаковнлась, Г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
