Админ
Администратор
Зарегистрирован: 08 фев 2009, 14:34 Сообщений: 934 Откуда: Екатеринбург
|
59. Эволюция экосистем и биосферы.
59. Эволюция экосистем и биосферы. Биосфера – система биогенного круговорота веществ, оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов. Состав вещества биосферы: живое вещество, биогенное вещество, косное вещество, биокосное вещество, радиоактивное вещество, рассеянные атомы, вещество космического происхождения. Основные аспекты учения о биосфере: 1) Энергетический - связь биосферно - планетарных явлений с космическими излучениями (в основном солнечными) и радиоактивными процессами в земных недрах; 2) биогеохимический - роль живого вещества в распределении и поведении атомов в биосфере и её структурах; 3) информационный - принципы организации и управления, в связи с влиянием живого вещества на структуру и состав биосферы; 4) пространственно-временной - формирование и эволюция различных структур биосферы в геологическом времени; 5) ноосферный - глобальные эффекты воздействия человечества на структуру и химию биосферы. Прогресс в ходе эволюции определяется ограниченностью пространства и безграничностью времени. Устойчивость биосистем всех уровней в ходе эволюции неуклонно растет. Условие существования биосферы - функционирование глобального цикла органического углерода. Энергетическую основу этого цикла составляет фотосинтез. “Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени”. Для эволюции биосферы, стратисферы и земной коры, основной закономерностью является их эвтрофикация и сопутствующая ей оксигенизация. Увеличение биомассы живого вещества, возрастание энерговооруженности биосферы и ее информационной „емкости” стороны единого процесса – эволюции биотического круговорота. (Вернадский, 1926, 1927). Взаимосвязь эволюции видов и биосферы: Видообразование и макроэволюция вписаны в эволюцию живого вещества. Эволюция видов неразрывно связана с эволюцией биосферы. «Вид и биоценоз состоят из одних и тех же структурных единиц - популяций» (Гиляров, 1983). Видовые признаки, меняющиеся в процессе эволюции: 1) общая биомасса вида, 2) его химический состав, 3) геохимическая энергия. Биосфера - фактор, определяющий направленность эволюции: «...организованность биосферы ставит ... непроходимые рамки эволюционному процессу, его "направляет"». этапы истории биосферы: 1) появление первичных автотрофов (появление нового способа питания и важнейшего компонента биосферы), 2) возникновение животных с кальциевым скелетом (усиление одной из биогеохимических функций), 3) формирование лесных биогеоценозов (возникновение биотического сообщества), 4) создание ноосферы (резкое изменение всех биогеохимических и энергетических процессов в биосфере). Основные этапы развития биосферы (Д.И.Сапожников, 1959): 1) первичные гетеротрофы (усвоение только очень богатых энергией веществ); 2) гетеротрофные усвоители углекислого газа (автотрофность в отношении аминокислот и витаминов при способности усваивать аммиачный азот); 3) хеморедукторы (усвоение углекислого газа за счет энергии неорганического вещества в анаэробных условиях); 4) фоторедукторы (использование световой энергии для различных окислительно-восстановительных реакций); 5) фотосинтетики (появление фотосинтеза: повышение окислительно-восстановительного потенциала; появление железосодержащих ферментных систем; включение в обмен свободного молекулярного кислорода). Биоразнообразие: некоторые эволюционные принципы: 1) Принцип достаточного видового биоразнообразия биосферы. (Биоразнообразие на каждом трофическом уровне является необходимым для стабильного функционирования). 2) Принцип неполной специализации. (Только виды, не демонстрирующие жесткие ограничения к эволюционным изменениям, могут быть поставщиком материала). 3) Принцип эволюционных тупиков для широко распространенных форм. (Главную роль в экосистемах играют обильные специализированные виды). 4) Принцип изменчивости, смены ведущих биотаксонов. (Уровень биоразнообразия поддерживается в течение промежутка времени изменений за счет возрастания количества старых видов-генералистов и новых, широко распространяющихся видов-специалистов). 5) Принцип авторегуляции биоразнообразия в биосфере. (Биосфера «стремится» к поддержанию уровня биоразнообразия, необходимого для ее самосохранения при непостоянных условиях на планете).(Старобогатов, Левченко, 1999) Эволюция на уровне экосистем: 1- усложнение структуры и насыщение видами; 2- повышение целостности экосистемы; 3- увеличение замкнутости и повышение автономности; 4- повышение степени преобразования абиотических компонентов. Сукцессия – процесс смены экосистем, завершающийся формированием климаксного сообщества. Вековые сукцессии - филоценогенезы (Сукачев, 1942).Отклонения, превращающиеся в новую норму сукцессии - акт филоценогенеза. Сукцессии аналогичны онтогенезу и программируются набором реализованных ниш популяций, населяющих ареал сукцессионной системы (Жерихин, 1994). Базовые типы элементарных актов филоценогенеза: 1) эзогенез (изменение реализованной ниши за счет перегруппировки связей внутри системы); 2) специогенез (изменение реализованной ниши за счет изменения фундаментальной ниши); 3) элизия (исчезновение ниши); 4) инвазия (встраивание ниши); 5) субституция (замещение ниши при конкурентном вытеснении). Три вектора филоценогенеза: 1) конструкционный (сдвиг в сторону сообществ, коадаптивность системы растет); 2) деструкционный (сдвиг к группировкам, коадаптивность снижается); 3) трансформационный (сочетание сравнимых по масштабу деструкций и конструкций, общая коадаптивность существенно не меняется). коадаптивность – взаимное приспособление компонентов сообществ друг к другу. Когерентная фаза эволюции: «стазис» - период медленных, направленных, «когерентных» изменений. Некогерентная фаза эволюции: кризис - изменение направленности процесса, смена тенденций на противоположные 1) Общая направленность от простого к сложному - в биологической эволюции побеждает тот круговорот, который «крутится» быстрее. 2) Рост устойчивости и приспособляемости живых систем - устойчивые, пластичные линии постепенно накапливались в биосфере. 3) Рост эффективности и безотходности биогеохимического круговорота - в ходе эволюции биосферы увеличивается эффективность глобального круговорота веществ, который определяет «лицо» нашей планеты.
_________________ http://splav-katamaran.ru | http://katamaran-ural.ru - Прокат катамаранов и организация сплавов по рекам Урала! Екатеринбург. +79501965005 katamaran.ural@mail.ru
|