История возникновения учения о биосфере; Роль классической экологии

      В биосфере существует великая геологическая, быть может, космическая сила, планетное действие которой обычно не принимается во внимание в представлениях о Космосе, представлениях научных или имеющих научную основу.

      Она не может быть во всяком случае просто и ясно выражена в форме известных  нам видов энергии. Однако действие этой силы на течение энергетических земных явлений глубоко и сильно и должно, следовательно, иметь отражение, хотя и менее сильное, но несомненно и вне земной коры, в бытии самой планеты.

      Эта сила есть разум человека, устремленная и организованная воля его, как существа общественного.

      Проявление  этой силы, в окружающей среде явилось  после мириада веков выражением единства совокупности организмов –  монолита жизни – «живого вещества», - одной лишь частью которого является человечество. Общество одно изменяет новым образом и с возрастающей быстротой структуру самых основ биосферы.

      Оно становится все более независимым  от других форм жизни и эволюционирует к новому жизненному проявлению.

      Автотрофность человечества. 1925г. 

     1926 год: Переживаемое нами время является удивительным временем в истории человечества. Сходного с ним приходится искать в далеких столетиях прошлого. Это время интенсивной перестройки нашего научного миросозерцания, глубокого изменения картины мира.

      Научная человеческая мысль могущественным образом меняет природу. Нигде кажется это не проявляется так резко, как в истории химических элементов в земной коре, как в структуре биосферы. Созданная в течение всего геологического времени, установившаяся в своих равновесиях биосфера начинает все сильнее и глубже меняться под влиянием научной мысли человечества. Вновь создавшийся геологический фактор – научная мысль – меняет явления жизни, геологические процессы, энергетику планеты. Очевидно, эта сторона хода научной мысли человечества является природным явлением.

      Во  все такие периоды есть общие  или характерные черты, связанные  с чрезвычайной быстротой научного творчества, открывающего нетронутые раньше научной мыслью поля исследования. Научная работа этих эпох имеет яркий  созидательный, а не разрушительный характер. Строится и созидается новое; оно для своего создания часто использует, перерабатывая до конца, старое<…>

      Этот  бурный поток нового, ускорение хода научных достижений – когда в  немногие десятилетия достигается  то, что обычно создается в столетия или в тысячелетия, - очевидно является проявлением какой то силы, связанной с духовной творческой энергией человека.

      Мы  не видим нигде в этом строе, насколько  мы изучаем эволюцию живого в течение  геологического времени, поворотов  и возвышений к старому, не видим остановок. Не случайно, связанно с предшествующими ему существами появился человек, и не случайную он производит работу в химических процессах биосферы.

      Мысли о современном значении истории  знаний. 1962г. 

      Я думаю, что в ближайшие годы вопросы, связанные с потенциальными условиями человеческой жизни, как она определяется возможностями окружающей нас среды, примут еще большее, еще более злободневное значение. То что будет произведено этим открытием, должно иметь глубокое отражение далеко за пределами человечества.  

     1936 год: Мысль идет вперед. И выясняется – вижу новое и важное в том, о чем думал и во что углублялся годами. Так и сейчас, у меня выясняется резкая разница в числах среднего состава горной породы, например, живого вещества. Необходима поправка на биогеохимическую энергию 75% массивных пород и 10% живого вещества в земной коре – возможно, что по эффекту последнее несравнимо важнее. Для первого – в его проявлениях характерно геологическое время, и только в нем проявляются миграции элементов пород, для второго – историческое время, и в нем резко развиты миграции элементов живого вещества

      Из  письма Б.Л Личкову от 18.01.1936 г.Москва 

      Последователи в словах Вернадского «В геологической  истории биосферы перед человеком  открывается огромное будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление» видят задачу, заключающуюся в том, чтобы уже сейчас выбрать стратегию борьбы за него. Наши цели: не ограниченное временем существование и прогрессивное развитие человеческого общества.

      Пути  выхода из ситуации, выдвигаемые учеными  проповедование необходимости приостановить  ход технического прогресса или  даже вернутся к полупервобытному состоянию  единения с природой: призыв к полной замене основы человеческого существования – биосферы – своеобразной техносферой – совокупностью устройств обеспечивающих людей пищей, водой, и призыв к переселению на необжитые планеты. [1].  
 

Основные  экосистемы мира.

Экосистемы  холодных арктических  пустынь и тундр

     Холодные  арктические пустыни северного полушария занимают, главным образом, острова Северного Ледовитого океана. В пределах Евразии и Северной Америки эта зона захватывает также и узкую полосу по северным окраинам материков.

Условия жизни отличаются крайней суровостью: среднегодовая температура ниже 0°С, осадков выпадает не более 200 мм в год, зима очень холодная и продолжительная с маломощным снеговым покровом. Это способствует глубокому промерзанию грунта, который в течение короткого полярного лета не успевает полностью оттаять, и поэтому здесь существует многолетняя мерзлота, которая располагается очень близко к поверхности почвы. Сильные ветры сдувают снег с открытых участков, он скапливается в низинах, трещинах и других защищенных от ветра местах. Продуктивные водные (в том числе плодородный арктический океан) и наземные экосистемы поддерживают не только большое число перелетных птиц и насекомых, активных только бесснежный сезон, но и постоянных обитателей, которые остаются активными на протяжении всего года. Сюда относятся: овцебык, европейский северный олень, карибу, белый медведь, волки, песцы, хищные птицы, а также лемминги и другие мелкие млекопитающие, строящие ходы в толще растительности. Для крупных животных характерны обширные миграции. Особую уязвимость тундры следует иметь в виду при все возрастающей эксплуатации минеральных ресурсов и другой деятельности человека, вызывающей нарушения окружающей среды. Тонкий живой покров легко разрушается и медленно восстанавливается. Строительство трубопровода на Аляске преподало нам много наглядных уроков. [4]

Пищевые цепи: 

Ягель à лемминги à полярные волки à бактерии. 

Гриб à белая куропатка à полярная сова. 

Продуктивность  биомассы, как правило, составляет от 10 до 30 ц/га. 

Биомы северных хвойных лесов. 

     Широким поясом вытянулись через всю Северную Америку и Евразию области северных вечнозеленых лесов. Гонные районы, занятые таким лесом, встречаются даже в тропиках. Доминирующая жизненная форма представлена здесь хвойными вечнозелеными деревьями, особенно елью, пихтой и сосной. На протяжении всего года в таких лесах царит густая тень, поэтому кустарниковый и травяной ярусы обычно развиты слабо. Однако сплошной зеленый покров, содержащий хлорофилл, сохраняется круглый год, и поэтому, несмотря на низкую температуру в течение половины года, для этого биома характерен достаточно высокий уровень годовой продукции. Хвойные леса – самые крупные в мире поставщики лесоматериалов. Хвоя разлагается очень медленно, поэтому почва имеет характеный подзолистый профиль. В почве обитает многочисленное население мелких животных, но крупных животных мало(по сравнению с почвами листопадных лесов и степей). Многие из крупных травоядных позвоночных, таких, как лось, заяц-беляк и тетерев, зависят по крайне мере частично, от развивающихся широколиственных сообществ. Семена хвойных служат важным источником существования многих животных, таких, как белки, чижи, клесты.

     Как и в тундре, здесь сильно выражены сезонная периодичность и колебания  численности многих популяций, заболоченность, вечная мерзлота, адаптации. В хвойных лесах наблюдаются вспышки численности жуков-короедов и насекомых дефолиантов(пилильщиков, почкоедов), особенно там, где в древостое доминируют один или два вида.

     Другой  тип хвойного леса встречается вдоль  западного побережья Северной Америки, от центральной Калифорнии до Аляски, где температуры выше, сезонные ее колебания относительно малы, а влажность очень высока. Следовательно, эти «дождевые леса умеренной зоны», как их часто называют, могут с достаточным основанием рассматривается как отдельный тип биома

     Этот  лес достигает наибольшего развития в районе Пьюджет-Саунда, где доминируют в основном четыре вида – западная тсуга, западная туя, пихта великая  и лжетсуга. Южнее произростают величественные секвойи, а севернее – ситхинская ель. В отличие от более сухих и более северных хвойных лесов в этом лесу всюду, куда проникает хоть немного света, хорошо развита растительность нижних ярусов, обильны мхи и другие влаголюбивые низшие растения. [4]

Пищевые цепи:

Обыкновенная  сосна à тля à божьи коровки à пауки à насекомоядные. 

     Биологическая продуктивность хвойных лесов выше чем тундры лесотундр. Продуктивны  и дальневосточная и Западноевропейская тайга на южных окраинах зоны – 100 ц/га. На большей части хвойных  лесов продуктивность колеблется от 40 до 80 ц/га. Достаточно высокий уровень годовой продукции объясняется наличием сплошного зеленого покрова, содержащего хлорофилл, сохраняющийся круглый год. [4].  

Листопадные леса умеренной зоны 

     Сообщества  листопадных лесов занимают в  области с большим количеством равномерно распределенных осадков (750-1500мм) и умеренной температурой, для которой характерны четкие сезонные колебания. Первоначально умеренные листопадные леса покрывали весь восток Северной Америки, всю Европу, часть Японии, Австралии и южную оконечность Южной Америки. Таким образом биомы листопадных лесов в большей степени изолированы друг от друга, чем тундра и северные хвойные леса. Их видовой состав, несомненно, должен отражать эту степень изоляции. Поскольку в таких лесах деревья и кустарники в течение части года лишены листьев, контраст между зимой и летом очень велик. Травянистый и кустарниковый ярусы, а также почвенная биота развиты хорошо. Многие растения дают сочные мясистые плоды и орехи, например желуди или буковые орешки. Животное население первоначальных лесов Северной Америки представлено виргинским оленем, медведем, серой и черной белкой, серой лисицей, рыжей рысью и дикой индейкой. Характерные мелкие птицы зрелых стадий – красноглазый виреон, большой американский дрозд, американская хохлатая синица, желтоголовая американская славка и несколько видов дятлов.

      Листопадные леса умеренной зоны представляют собой  наиболее важные биотические области  мира, так как именно в этих районах  цивилизация достигла наибольшего  развития. В результате этот биом сильно изменился под влиянием человеческой деятельности, его большая часть замещена культурными сообществами или сообществами лесных опушек.

      Листопадные леса Северной Америки подразделяются на много важных типов, являющихся разными  климаксными типами лесов.

Вот некоторые  из них:

- буково-кленовый  лес на севере центральных  районов США;

- кленово-липовый  лес в штатах Висконсин и  Миннесота;

- дубово-гикориевый  лес в западных и южных штатах;

- дубово-каштановый  лес Аппалачских гор

- различные смешанные мезофитные леса Аппалачского плато;

- эдафический  сосновый лес на юго-востоке  прибрежной равнины, который сохраняется  благодаря пожарам и бедной  песчаной почве (на бедных почвах  вечнозеленые леса обладают конкурентным  преимуществом перед листопадными лесами).

      Каждый  из этих типов леса имеет свои отличительные  черты, но многие организмы, особенно крупные  животные, распространены в пределах двух или более типов («связующие»  виды). Листопадные леса Западной Европы относительно бедвидами (исходное разнообразие снизилось в результате оледенения).

      Продуктивность  листопадного леса умеренной зоны до 150-200ц/га. Хотя лесной опад составляет 3т/га на долю зоны приходится только 0,3т/га. [4]

     Листопадные леса Западной Европы относительно бедны  видами (исходное разнообразие снизилось в результате оледенения). Напротив смешанный мезофитный лес на юге Аппалачей и сравнимые с ним леса Восточной Азии – самые богатые видами среди лесов умеренной зоны мира. 

           Степи умеренной зоны 

      Степи умеренной зоны расположены там, где выпадает промежуточное между пустынями и лесами количество осадков (250-750мм); существование степей в этих условиях зависит от температуры, сезонного распределения осадков и влагоемкости почвы. Упоминавшиеся уже исследования в рамках МБП показали, что ключевым фактором здесь является влажность почвы, в частности потому, что она лимитирует микробное разложение и возврат в круговорот биогенных элементов. Обширные степные пространства занимают внутренние части Евразийского и Североамериканского континентов, юг Южной Америки (аргентинские пампасы) и Австралию.