Перемещаются в пространстве, проявляют разные формы активности. В результате этого изменяются и газовый состав воздуха, и микроклимат, и почва, и чистота вод, и другие особенности местообитаний. И хотя воздействие каждого отдельного организма на окружающую среду может быть мало, масштабы суммарной активности живых существ огромны. Влияние организмов на среду обитания называют их средообразующей деятельностью.

Влияние растений на климат и водный режим. Фотосинтез - главный источник кислорода в земной атмосфере. Растения создают условия для дыхания миллиардам живых существ, включая людей. Потребности в кислороде лишь одного человека за 70-80 лет жизни составляют несколько десятков тонн. Если представить, что фотосинтез на планете прекратится, весь кислород атмосферы израсходуется всего за 2000 лет. Содержание в воздухе азота, углекислого газа и ряда других соединений также зависит от жизнедеятельности различных организмов.

Поглощение и испарение воды наземными растениями влияет на водный режим их местообитаний и на климат в целом. За час выделяется до 2,5 г воды с каждого квадратного дециметра листвы. Это составляет ежечасно многие тонны воды с гектара. Одно только дерево березы испаряет в день до 100 л воды.

Увлажняя воздух, задерживая движение ветра, растительность создает особый микроклимат , смягчающий условия существования многих видов. В лесу колебания температуры в течение года и суток меньше, чем на открытых пространствах. Леса сильно изменяют также условия влажности: снижают уровень грунтовых вод, задерживают осадки, способствуют осаждению росы и тумана, предотвращают эрозию почвы. В них возникает особый световой режим, позволяющий тенелюбивым видам расти под пологом более светолюбивых.

Почвообразующая деятельность живых организмов. Совместная деятельность множества организмов создает почву. Сбрасывая ежегодно листву, растительность образует на поверхности земли слой мертвого органического вещества. Этот слой растительного опада служит источником пищи и средой обитания для огромного количества мелких организмов - бактерий, грибов, животных, которые разрушают и перерабатывают его до неорганических молекул. Освободившиеся минеральные вещества вновь идут на питание растений. Некоторая часть органических веществ превращается в почвенный гумус. Это сложные соединения, которые улучшают структуру почвы, ее влаго- и воздухопроницаемость. Тем самым улучшаются условия для развития корней растений. Таким образом, процесс образования почвы в первую очередь зависит от пищевой активности множества живых существ, использующих энергию мертвого органического вещества.

Рис. 25. Средообразующая деятельность бобров

Каждый комочек почвы содержит миллионы клеток различных микроорганизмов. Кроме них, на каждый квадратный метр почвы приходятся сотни тысяч мелких животных, различимых только в микроскоп, и тысячи - видимых простым глазом. Особенно важна для жизни почвы деятельность дождевых червей. Их нормальная численность в лесах и на лугах составляет от нескольких десятков до нескольких сотен особей на квадратный метр. Дождевые черви разрыхляют и перемешивают слои почвы, улучшают условия для прорастания корней растений, затягивают вглубь растительные остатки. Выделения из их кишечников представляют прочные органо-минеральные комочки. Большое их количество в почве резко улучшает ее структуру и повышает плодородие. При высокой численности дождевые черви за год могут образовывать до 120 т таких комочков на 1 га. Таким образом, почва - это среда обитания, созданная деятельностью самих живых организмов.

Деятельность животных может иногда определять особенности ландшафта. Настоящие плотины устраивают бобры (рис. 25). Крупные животные-норники, такие, как суслики или сурки, обеспечивают мозаичность растительного и почвенного покрова, так как за счет выбросов почвы формируется микрорельеф, перераспределяющий осадки и видовой состав растений (рис. 26).

Рис. 27. Ветвистоусые рачки - фильтраторы пресных водоемов

Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищу пучками щетинок на голове, а личинки комаров - щетками на верхней губе. Активно процеживают воду через жаберный аппарат некоторые рыбы, как например толстолобик и китовая акула.

Фильтрационное питание наблюдается у 40 тысяч видов водных животных. В результате этой деятельности происходит биологическое самоочищение водоемов, и от него зависит качество воды. Одна перловица длиной 5-6 см при температуре 20 °С очищает до 16 л воды в сутки. В прудах и озерах, где много мелких рачков, весь объем воды пропускается через их фильтровальный аппарат всего за один день (рис. 27). Один квадратный метр морского мелководья, густо заселенный моллюсками мидиями, за сутки может очистить до 280 м 3 воды. Таким образом, чистота и прозрачность природных вод - результат деятельности живых организмов.

Способность организмов изменять среду обитания широко используется в хозяйственной практике. Для улучшения микроклимата, условий увлажнения и защиты полей от иссушающих ветров в степных районах сажают лесополосы, для очистки воздуха в городах и курортных зонах создают парки и сады. На водоочистительных станциях строят специальные емкости, где поддерживается высокая активность мелких фильтраторов. Используя почвообразующую деятельность животных и микроорганизмов, предприятия по переработке органических отходов производят удобрения для внесения в истощенные почвы.

Условия жизни людей на Земле зависят от средообразующей роли миллиардов живых организмов. И состав воздуха, и качество вод, и почвенное плодородие, и микроклимат складываются из их суммарной деятельности.

Примеры и дополнительная информация

2. Для очистки промышленных и городских сточных вод от органических веществ используют деятельность бактерий и мелких фильтраторов (инфузорий, коловраток и др.). Один из видов очистных сооружений - аэротенки. Это длинные емкости глубиной 5 м и шириной 10 м, через которые протекает сточная жидкость.
Со дна аэротенка подается воздух в виде мелких пузырьков, поднимающихся кверху. Ток воздуха создает благоприятные кислородные условия для микроорганизмов и простейших, которые размножаются в огромном количестве. Они очищают воду, образуя хлопья так называемого «активного ила». Из аэротенков вода поступает в отстойники, где «активный ил» оседает на дно, а затем вновь используется для зарядки аэротенка.

3. Зеленые насаждения в городе намного улучшают микроклимат. В городских парках в жаркий день температура на 6-8° ниже, чем на улицах. Даже возле газонов на 2-3° прохладнее, чем на тротуаре, за счет испарения растениями влаги. Заметно изменяется и состав городского воздуха. Одно дерево выделяет столько кислорода, сколько нужно для дыхания 4 человек. Кроме того, растения поглощают примеси некоторых ядовитых газов и выделяют летучие вещества - фитонциды, которые губительны для бактерий, содержащихся в воздухе. Один гектар парка из лиственных деревьев задерживает за год до 100 т пыли. В городах с интенсивной промышленностью рекомендуют высаживать особо газоустойчивые деревья и кустарники: различные тополя, тую западную, клен американский, черемуху, бузину красную и др.

4. Подсчитано, что в Волгоградском водохранилище мелкие двустворчатые моллюски дрейссены с апреля по ноябрь отфильтровывают 840 млрд м 3 воды, что в 24 раза превышает полный объем водохранилища. При этом ими осаждается на грунт 29 млн т несъедобной взвеси, в среднем более 8 кг на каждый квадратный метр.

5. Среднее число нор млекопитающих на 1 га составляет в лиственных лесах около 1000, в лесостепи - 7500, в степи - 5000, в пустынях - 1500. Ежегодно норы подновляются или роются на новом месте. Перерытые участки заселяются сорными растениями, которые способны прорастать только на нарушенных местах. Эти растения, которые широко распространены в настоящее время на пахотных почвах, существовали задолго до появления земледелия и обязаны своим происхождением деятельности роющих животных.

Вопросы.

1. Известно, что бобовые растения улучшают условия для последующего урожая зерновых. Что же меняют они в окружающей среде?
2. Приведите примеры диких животных и растений, для которых человеческая деятельность явно улучшила среду их обитания.
3. Приведите свои примеры преобразования организмами окружающей их среды.
4. Загрязнены ли водоемы там, где вы живете? Много ли в них водных обитателей? Есть ли среди них фильтраторы?
5. В почву часто вносят ядохимикаты для борьбы с вредителями растений. Как это может отразиться на процессах разложения растительных остатков?
6. Какое влияние оказывают лесополосы вокруг полей на условия произрастания сельскохозяйственных культур?
7. Возможности самоочищения водоемов сильно снижаются при сбросе в них теплых промышленных вод. Почему? Почему это явление называют тепловым загрязнением водоемов?

Темы для дискуссий.

1. Растения можно выращивать без почвы, на гидропонике, т. е. в растворах питательных веществ, и получать большие урожаи. Значит ли это, что нарушения почвообразующей деятельности живых организмов уже не являются предметом беспокойства для людей?
2. Гнус (комары и мошки) в некоторых районах сильно досаждает человеку. Обсудите, что произойдет с окружающей средой, если полностью уничтожить этих насекомых, применив ядохимикаты.
3. Если в природе так много фильтрующих организмов и так велики возможности самоочищения водоемов, то почему же возникла проблема загрязнения вод?
4. Правильно ли используют роль зеленых насаждений для улучшения среды в том районе, где вы живете?

Чернова Н. М., Основы экологии: Учеб. дня 10 (11) кл. общеобразоват. учеб. заведений/ Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов; Под ред. Н. М. Черновой. - 6-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002. - 304 с.

Книги, учебники экологии скачать , конспект на помощь учителю и ученикам, учиться онлайн

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Преобразование природы ограничено действием экологических законов и правил по сохранению больших экологических систем, что разбивает теории о беспредельном преобразовании природы. Человек в результате хозяйственной деятельности совершает преобразование природы, проявляющееся в изменениях взаимоотношений в системе “нооценоз - природная среда”. Чрезмерное преобразование природы без учета экологических законов и правил пагубно экономически и опасно экологически, так как в этом случае могут возникнуть такие условия на Земле, которые окажутся непригодными для жизни человека как биологического вида.[ ...]

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПРИРОДЫ - антропогенное изменение сложившегося экологического равновесия для увеличения биологической продуктивности или хозяйственной производительности природных комплексов. П. п. может быть связано с хозяйственным освоением новых пространств или восстановлением биологической и иной продуктивности природных систем. Как правило, достигается сукцессионным омоложением экосистем, снижением разнообразия их видового состава, но может (и должно) строиться на восстановлении утраченного или достижении планового экологического равновесия, более благоприятного для жизни людей и их хозяйственной деятельности.[ ...]

Творчество в преобразовании природы как альтернатива глобальному экологическому кризису реализуется в единении человека и природы, в приложении к природной среде Разума и Души.[ ...]

Встав на путь преобразования природы, человечество открыло тур великого состязания - кто придет к финишу первым: общество, создав предпосылки высокоразвитой природоохранной ступени развития, или Природа, исчерпав свои возможности нести бремя самоедских цивилизаций. Десять тысяч лет более трехсот поколений творили материальное богатство путем разрушения природных богатств (экосистем всех уровней) и вконец промотали резервы развития за счет Природы, так и не подготовившись жить в согласии с ней.[ ...]

Третий закон «Природа знает лучше» подразумевает, что сложившиеся в ходе эволюции и прошедшие жесткий естественный отбор организмы и их сообщества, а также сформировавшиеся между ними отношения - это наиболее оптимальные системы. Любое вмешательство в них человека скорее ухудшит их состояние, чем улучшит. Этот закон призывает к тщательному изучению естественных био- и экосистем, сознательному отношению к преобразующей деятельности. Без точного знания последствий преобразования природы недопустимы никакие ее «улучшения».[ ...]

Любое местное преобразование природы вызывает в глобальной совокупности биосферы и в ее крупнейших подразделениях ответные реакции, приводящие к относительной неизменности эколого-экономического потенциала, увеличение которого возможно лишь путем значительного возрастания энергетических вложений. Другими словами, с ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии (рис. 9.1).[ ...]

Черкасский Б.Л. Преобразование природы и здоровье человека. - М.: Наука, 1981. - 175 с.[ ...]

Эпоха натиска на природу закончилась или, во всяком случае, кончается. Необходимо повернуться лицом к человеку и спасать Землю от собственного усердия не по разуму. Сменилась сама цель развития. Еще недавно казалось, что достаточно человека накормить и сделать богатым. Сейчас же выяснилось, что для того, чтобы жить долго и не болеть, этого мало. Нужна еще благоприятная среда жизни. Иначе даже расходы на медицину, возрастая экспоненциально, достигают парадоксальных величин. Обращение к человеку привело к новой форме антропоцентризма: экологическому антропоцентризму. Общество стало поворачиваться лицом к себе, к своему переустройству, а не к преобразованию природы.[ ...]

Крупномасштабные преобразования природы - распашка целинных земель, строительство гигантских ГЭС с устройством крупных водохранилищ и затоплением пойменных территорий, проекты поворота рек, строительство крупных агропромышленных комплексов, осушение болот - все это мощные факторы экологического риска для природы и человека.[ ...]

Работая над планом преобразования природы, Докучаев пришел к выводу, что в России нет подготовленных специалистов-естествепииков и агрономов, которые могли бы квалифицированно проводить такче работы. Оп стремится доказать необходимость открытия в университетах особых кафедр почвоведения, ио, несмотря на поддержку Д. И. Менделеева, не достигает успеха. Ему удалось, однако, добиться частичной реформы высшего сельскохозяйственного образования. В 1892 г. Докучаев становится директором Новоалексаидрпйского института сельского хозяйства и лесоводства, где учреждает первую в мире кафедру генетического почвоведения, которую возглавил Н. М. Сибирцев. По воспоминаниям бывших студентов института, туда был огромный наплыв абитуриентов: кроме агрономических дисциплин, па высоком уровне преподавались естественные пауки - физика, химия, геология, почвоведение, физиология растений; существовала тщательно продуманная система практических занятий - лабораторных, полевых, производственных; общественная жизнь била ключом, директор оказывал поддержку студенческому марксистскому кружку (Димо, 1946). Эти нововведения пришлись не по вкусу властям, и в 1896 г. Докучаев был вынужден оставить пост директора института (Ркэгагоша, 1952).[ ...]

Наиболее плодотворным преобразованием природы следует признать такую хозяйственную деятельность человека, когда имеет место ликвидация опустыненных регионов с восстановлением биологической продуктивности в них и хозяйственной производительности.[ ...]

Однако успех в области преобразования природы сопутствует людям лишь тогда, когда они изучают законы природы, считаются с их действием, учитывают их объективные требования. К сожалению, в действительности эти совершенно необходимы условия учитываются далеко не всегда, а в большинстве случаев и вовсе игнорируются. В результате рост производства сплошь и рядом сопровождается широкомасштабным разрушением природных систем и интенсивным загрязнением среды, что наносит ущерб и природе, и обществу.[ ...]

Деятельность человека по преобразованию природы привела к возникновению относительно новых для него же условий существования. Третья природа» - искусственный мир, созданный человеком и не имеющий вещественно-энергетической аналогии в естественной природе (города, внутреннее пространство помещений, асфальт, бетон, синтетика и др.).[ ...]

В настоящее время в связи с преобразованием природы на юге (нашей страны, направленным на борьбу с засухой и повышение урожайности, большими мелиоративными работами, проводимыми в зоне постоянного увлажнения, разработкой проектов переброски вод с севера на юг и строительством водохранилищ вопросы внут-риматерикового влагооборота вновь привлекают внимание ученых. Оценивая влияние мелиоративных мероприятий и полезащитного лесоразведения на юге нашей страны, О. А. Дроздов пришел к выводу, что режимные изменения осадков, вызванные дополнительным испарением и усилением степени шероховатости поверхности (при лесоразведении), произойдут как на самой преобразуемой территории, так и на удаленных от нее подветренных частях материка. Однако изменения эти сравнительно невелики. Таким образом, хотя усиление внутреннего влагооборота страны подтверждается расчетами метеорологов, оно не столь значительно, как полагал ранее Касаткин. Эффект проводимых мероприятий в большей степени проявляется в превращении поверхностного стока в почвенную влагу и грунтовой сток, о чем будет сказано ниже.[ ...]

Примером целенаправленного преобразования природы является зарегулирование водных систем путем создания плотин, водохранилищ, оросительных открытых и дренажных систем. В результате могут облагораживаться мезокли-мат, повышаться продукция земельных угодий, обеспечиваться стабильное судоходство, предотвращаться засухи. В то же время проекты переброски части стока северных и сибирских рек, как уже говорилось, оказались неоггтимальными по многим причинам, и от них обоснованно отказались.[ ...]

Экспертиза проекта крупного преобразования природы (например, строительства гидроэлектростанции, мощного промышленного объекта и т. п.) требует системной оценки всей цепи тех объектов, которые подвергнутся воздействию - от режима экологических факторов до экосистемы. В ряде случаев понадобится давать оценки и на биосферном уровне.[ ...]

Радищев рассматривал вопросы преобразования природы: нужно уничтожить чересполосицу, которая ставит непреодолимые преграды правильной организации хозяйства; все почвы должны быть окультурены улучшенной обработкой и удобрением. Для этого один путь - установление должной «соразмерности» скотоводства с земледелием. Им ставился вопрос о расширении «огородного земледелия» и развитии орошения, о полной замене сох плугами, широком использовании минеральных удобрений, введении новых культурных растений. Если бы все это сделать, то «великая бы произошла в земледелии перемена». Главная причина - экономические и политические условия, существование крепостного права. Обращаясь к крестьянам, Радищев говорит: «Блаженны, блаженны, если бы весь плод трудов ваших был ваш. Но, о горестное напоминание, ниву селянин возделывает чужую и сам, сам чужд есть, увы».[ ...]

Но вот в 1952 г. по сталинскому плану преобразования природы Дон был перекрыт Цымлянской плотиной. Спустя 20 лет у Краснодара была зарегулирована Кубань. В низовьях обеих рек возникли мощные системы орошения с интенсивной агротехникой, на Кубани - рисосеяние. Быстро нарастало применение минеральных удобрений и ядохимикатов - пестицидов.[ ...]

Урбанизация как глобальный процесс преобразования природы приводит к изменению последствий проявления всех ЭФЛ (ресурсной, геодинамической, геохимической и геофизической), которые носят преимущественно негативный характер. Исключение составляют изменения геодинамической экологической функции, которые в редких случаях благоприятны для горожан.[ ...]

Рациональные воздействия человека на природу в процессе природопользования включают в себя все процессы нооценоза по освоению природных ресурсов, а также охрану окружающей среды и целесообразное преобразование природы.[ ...]

Энергетика - важнейший фактор в процессе преобразования природы человеком. Современная энергетика играет роль антропогенной "силы природы”, успешно конкурирует с могуществом ее стихий. Воздействие установок на окружающую среду зависит от вида сжигаемого топлива.[ ...]

В настоящее время в соответствии с задачей преобразования природы, выдвинутой еще В. И. Лениным, социалистическое лесоводство ставит своей задачей и повышение производительности лесов: получения 2-3-5 мг и более древесины улучшенных качеств там, где получался прежде 1 м3, и повышение в кратчайший срок всех других разносторонних полезностей леса. Для этого от созерцательного отношения к лесу и элементарных санитарных мер необходимо перейти к системе активных воздействий на лесорастительную среду и само насаждение: необходимо встать на путь систематического улучшения почвы и микроклимата, регулирования состава и структуры насаждений, улучшения их путем практической селекции отбором лучших семян с наилучших древо-стоев и наилучших деревьев и, наконец, переделки природы самих растений путем выведения новых форм половой и вегетативной гибридизацией.[ ...]

Я. Демченко видел лишь позитивные моменты такого преобразования природы - увеличение поливных земель юга Срединного региона и смягчение климата, совершенно оставляя в стороне отрицательные последствия, и прежде всего - затопление огромных территорий в Западной Сибири. Общественное мнение квалифицировало эту идею как безумную .[ ...]

Несмотря на печальные последствия проводившихся преобразований природы и длительного экстенсивного развития, в России сохранились достаточно большие нетронутые деятельностью человека экосистемы (в основном на севере и в Сибири).[ ...]

Главной проблемой на данном этапе взаимодействия с природой является то, каким образом ее нужно преобразовывать, потому что вопрос о необходимости преобразования уже решен, так как без этого существование человеческого общества невозможно. Однако при преображении природы необходимо поддерживать и развивать порождающую (возрождающую) силу природы. Это возможно только при творческом подходе к преобразованию природы, т. е. деятельности должна активно предшествовать мыследеятельность, «инженерии-технике» должна предшествовать «наука - культура», высшим выражением которой собственно и есть творчество. А творчество представляет собой единение Разума и Души, а для природы важнее при ее поддержании воздействие Коллективного Разума и Души особенно в условиях глобального экологического кризиса.[ ...]

Степанов В. Н. О роли тихоокеанских и атлантических вод в преобразовании природы Арктики. - «Проблемы Севера», вып. 7, 1963.[ ...]

Учет и следование всем объективным закономерностям развития природы и общества (часть их см. в главе 3). Особенно важны действие закона одного процента и нарушение принципа Ле Шателье - Брауна. Они запрещают коренное преобразование природы сверх допустимых масштабов.[ ...]

Советская наука о лесе, занимаясь углубленным изучением сложной природы леса, уделяет все больше внимания задаче преобразования природы, выращиванию улучшенных лесов, «преодолению времени» в лесоводстве.[ ...]

Тысячелетиями усилия Человечества преимущественно были направлены на преобразование природы. Человек пытался не «вписаться» в природу, а «использовать» ее в своих интересах, даже не задумываясь о том, что он сам - часть природы. Однако только одно осознание Человеком, что такой подход к биосфере являлся ошибкой, еще не предотвращает движение вида Homo sapiens к гибели в недалеком будущем. Человек разумен, он должен изменить свое отношение к природе, иначе он обречен.[ ...]

Изучение и преобразование природы Сибири и Дальнего Востока в связи с ее перспективным освоением: Материалы к симпоз.[ ...]

Историческим шагом можно считать внедрение, так называемого, “Сталинского плана преобразования природы”, утвержденного в 1948 г. План предусматривал широкомасштабное создание полезащитных лесополос в засушливой зоне страны. Несомненно, это был отклик вождя СССР на такую же инициативу американского президента Франклина Рузвельта, по предложению которого в 1930-х гг. на Великих равнинах была создана сеть полезащитных лесополос, дабы предотвратить распространение в засушливых регионах юга США катастрофическую дефляцию почв.[ ...]

Творчество как высшее выражение мыследеятедьности имеет наибольшие возможности в преобразовании природы, но исключительно при условии, что каждый преобразовательный акт представляет создание качественно нового, а не тиражирование ранее изобретенного.[ ...]

Принцип неполноты информации (принцип неопределенности): информация, направленная на преобразование природы, всегда недостаточна для абсолютного утверждения о всех возможных результатах действия по ее реализации. Этот принцип свидетельствует об исключительной сложности природных экосистем, а неполнота информации так же опасна, как и сама преобразовательная деятельность человека.[ ...]

Исходной посылкой экологического реализма служит представление о неизбежности ограниченного преобразования природы путем антропогенного изменения сложившегося экологического равновесия для увеличения биологической или хозяйственной производительности природных комплексов, целесообразности сохранения экологического равновесия и рациональности максимальной адаптации человеческого хозяйства и всего уклада жизни к условиям меняющихся биоценозов и экотопов.[ ...]

Ухудшение качества окружающей среды в результате тех или иных природных процессов или из-за антропогенных преобразований природы в общем случае означает отклонение конкретных условий от физиологических требований организма. Реакцией организма на такие отклонения является заболевание, а в ряде случаев - гибель. Выявление причин заболеваемости, лечение, устранение причин, вызвавших болезнь, - задача медицины".[ ...]

Весьма полезно знать и принцип неполноты информации (принцип неопределенности): при проведении акций (особенно крупномасштабных) по преобразованию природы имеющаяся информация всегда недостаточна для априорного (независимого от опыта) суждения о всех возможных последствиях (особенно в далекой перспективе) осуществляемого мероприятия.[ ...]

Жизнь Докучаева трагически оборвалась в 1903 г. Иден ученого слишком опережали его время, лишь в слабой мере осуществились его предложения по преобразованию природы степей, комплексному изучению окрестностей Петербурга, реформе высшей школы. Но многие его организационные начинания удались: детальное изучение природы двух губерний и Кавказа, учреждение специальной Почвенной комиссии, первых краеведческих музеев в разных городах, создание прекрасных коллекций почв и их экспонирование на выставках, в том числе международных в Париже (1889 и 1900 гг.) и Чикаго (1893 г.).[ ...]

Неотъемлемой частью предстоящих новых решений экологических проблем является осознание человечеством того факта, что от принципа безудержного преобразования природы и неограниченной ее эксплуатации необходимо перейти к стратегиям всемерной экономии природных ресурсов и взаимоотношений человека с биосферой с экологически мягкими средствами воздействия. Экологически мягкие средства воздействия, призванные оптимизировать обоюдные взаимоотношения человека с биосферой, базируются на этологических (от греч. ethos - характер, нрав) или поведенческих законах организации сообществ, группового поведения, пространственного перемещения, а не уничтожения вредящих видов, широкого использования зоокультур.[ ...]

Необходимость поддержания продуктивности сельского хозяйства, слишком медленно возраставшей после обвала коллективизации, голодоморов и войны, вызвала к жизни «Сталинский план преобразования природы» (1948), предусмотревший мелиорацию земли на площади около 25 млн. га, создание крупных оросительных систем, внедрение травопольной системы земледелия с «углубленной» агротехникой, закладку крупных государственных лесных полос и систем полезащитных лесонасаждений. Намечена была и довольно внушительная программа природоохранных мер. Однако план этот был выполнен только частично и, несмотря на огромные затраты, не дал ожидавшихся результатов. Кроме того, однобокая «природопреобразовательная» концепция плана в сочетании с командными методами и разгромом, учиненным Т. Д. Лысенко в биологической науке и селекционном деле, свела на нет некоторые скромные агроэкологические достижения того времени.[ ...]

Экология, как следует из ее определения, - биологическая дисциплина. Однако в сознании человека она в настоящее время ассоциируется с проблемами, возникшими в результате радикального преобразования природы под воздействием антропогенной деятельности. Поэтому она связана не только с биологическими, но и с техническими, и с социальными науками. Рассмотрим последовательно некоторые из этих связей.[ ...]

Тетради, дневники и записные книжки И. В. Мичурина представляют собой ценнейшие научные документы, дополняющие и иллюстрирующие основные работы замечательного ученого, всю свою жизнь посвятившего делу преобразования природы в интересах трудящегося человечества, создавшего свое материалистическое, прогрессивное учение.[ ...]

Книга рассказывает об эволюции климата Земли от палеогена до наших дней; о причинах и закономерностях климатических изменений и роли Мирового океана в формировании климатов. Читатель познакомится с проектами преобразования природы и возможностями их практического осуществления.[ ...]

Рю?е?б10П) статья 102 обязывает все учреждения Федерального правительства применять системный междисциплинарный подход, гарантирующий совместное использование рекомендаций естественных и социальных наук и проектов преобразования природы при планировании и принятии решений, которые могут оказывать воздействие на естественную среду человека".[ ...]

В Директивах XXIV съезда партии в числе основных задач фундаментальных научных исследований предусмотрена разработка «проблем более широкого и рационального использования естественных ресурсов», а также «научных основ охраны и преобразования природы в целях улучшения естественной среды, окружающей человека, и лучшего использования природных ресурсов» 4.[ ...]

Проблема сохранения природной среды и целесообразное использование природных богатств нашей планегы действительно приобрело большую актуальность, особенно в странах капиталистического мира. Но прогресс человечества невозможен без воздействия на природу, без расходования ее ресурсов. Дело заключается в разумном преобразовании природы, рациональном ее использовании в интересах живущих сейчас и будущих поколений. И так,- подчеркивал Ф. Энгельс,- на каждом шагу факты напоминают нам о том, что мы отнюдь не властвуем над природой так, как завоеватель властвует над чужим народом, не властвуем над ней так, как кто-либо находящийся вне природы,- что мы, наоборот, нашей плотью, кровью и мозгом принадлежим ей и находимся внутри ее, что все наше господство над ней состоит в том, что мы, в отличие от всех других существ, умеем познавать ее законы и правильно их применять» 1.[ ...]

Системный подход предусматривает комплексную оценку воздействия производства на природные системы и организмы с обязательным прогнозированием их реакции на это воздействие. Такой подход нужен, чтобы более глубоко и всесторонне оценивать последствия преобразования природы обществом. Например, влияние какого-либо мутагенного вещества на половые клетки не связано с угрозой жизнеспособности данного организма, но неизбежно проявится в потомстве, следствием чего может быть вырождение тех или иных популяций, выпадение отдельных звеньев из пищевых цепей и сете с нарушением стабильности и продуктивности экосистем. С другой стороны, ряд веществ может воздействовать на клеточные структуры, приводя к нарушению тканей (например, к злокачественным новообразованиям), а далее - органов, организма в целом, проявляясь далее на популяционном и биоценотическом уровне.[ ...]

В нашей стране расширились и углубились лесные знания, оформились новые самостоятельные научные дисциплины. Разработаны п разрабатываются теоретические основы важнейших народнохозяйственных проблем, связанных с лесом, как-то: использования леса как средства преобразования природы; экономики социалистического лесного хозяйства и лесной промышленности; возобновления леса и ухода за ним; разведения леса в степях применительно к запросам социалистического земледелия; выращивания быстрорастущих пород; методов очистки лесосек; борьбы с лесными пожарами; учета лесных ресурсов; порайонного изучения лесов СССР. Все большее значение приобретает проблема повышения продуктивности лесов, возникают новые научные и практические вопросы.[ ...]

Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) - великий русский ученый, академик, основатель биогеохимии и учения о биосфере. Его по праву относят к числу крупнейших универсалистов мировой науки. Научные интересы В.И. Вернадского чрезвычайно широки. Он внес существенный вклад в минералогию, геохимию, радиогеологию, кристаллографию; провел первые исследования закономерностей состава, строения и миграции взаимодействующих элементов и структур земной коры, гидросферы и атмосферы. В 1923 г. сформулировал теорию о ведущей роли живых организмов в геохимических процессах. В 1926 г. в книге «Биосфера» В.И. Вернадский выдвинул новую концепцию биосферы и роли живого вещества в космическом и земном круговороте веществ. Преобразования природы в результате человеческой, деятельности видятся В.И. Вернадскому как мощный планетарный процесс («Научная мысль как геологическое явление», 1936) и как возможность перерастания биосферы в ноосферу - сферу разума.[ ...]

Генеральной задачей почвоведения па перспективу является сумма всех усилий по повышению плодородия почв и их охраны в самом широком смысле. В интересной книге «Мир в 2000 году. Свод международных прогнозов» немецкие авторы X. Байнхауер и Э. Шмаке, к сожалению, лишь косвенно затрагивают вопрос о почве. Однако некоторые их позиции важны для пас. Прогноз должен строиться на истории пауки п ее теперешнем состоянии: «...неверно думать, будто бы будущее может существовать без настоящего и прошлого». К 2000 г. по сравнению с 1970 г. мировое потребление энергии вырастет в 5 раз, урожайность - в 4 раза. Это будет достигнуто в результате кардинального решения энергетической проблемы, опреснения морской воды, орошения больших площадей ныне «бесплодных» почв, создания новых сортов сельскохозяйственных растений и видов удобрений (Байнхауэр, Шмаке, 1973, с. 11, 19). Нетрудно представить, что все эти сдвиги в мировом хозяйстве неизбежно будут связаны с успехами всех разветвлений почвоведения. Среди них на первое место выдвигается задача охраны почв «сегодня и завтра» (Badley, 1977; Keller, 1973). При всей новизне этой проблемы корпи у псе очень старые. За 17 веков до пашей эры вавилонские законы Хамураппи предусматривали кару за «порчу полей»; еще до пашей эры в индийской книге «Архашастра» присутствовала идеи охраны полей. Надо вспомнить интерес к почве П. Макиавелли и физиократов и особенно комплексный план охраны и преобразования природы степей, блестяще сформулированный Докучаевым. У нас на вооружении положение 1 . Маркса, что почва может постоянно улучшаться при правильном обращении с нею.

Пути воздействия организмов на среду обитания

Живые организмы сильно влияют на среду обитания уже тем, что живут в ней. Они дышат, питаются, выделяют продукты обмена, растут и размножаются, перемещаются в пространстве, проявляют разные формы активности. В результате этого изменяются и газовый состав воздуха, и микроклимат, и почва, и чистота вод, и другие особенности местообитаний. И хотя воздействие каждого отдельного организма на окружающую среду может быть мало, масштабы суммарной активности живых существ огромны. Влияние организмов на среду обитания называют их средообразующей деятельностью.

Влияние растений на климат и водный режим

Фотосинтез - главный источник кислорода в земной атмосфере. Растения создают условия для дыхания миллиардам живых существ, включая людей. Потребности в кислороде лишь одного человека за 70-80 лет жизни составляют несколько десятков тонн. Если представить, что фотосинтез на планете прекратится, весь кислород атмосферы израсходуется всего за 2000 лет. Содержание в воздухе азота, углекислого газа и ряда других соединений также зависит от жизнедеятельности различных организмов.

Увлажняя воздух, задерживая движение ветра, растительность создает особый микроклимат, смягчающий условия существования многих видов. В лесу колебания температуры в течение года и суток меньше, чем на открытых пространствах. Леса сильно изменяют также условия влажности: снижают уровень грунтовых вод, задерживают осадки, способствуют осаждению росы и тумана, предотвращают эрозию почвы. В них возникает особый световой режим, позволяющий тенелюбивым видам расти под пологом более светолюбивых.

Почвообразующая деятельность живых организмов

Совместная деятельность множества организмов создает почву. Сбрасывая ежегодно листву, растительность образует на поверхности земли слой мертвого органического вещества. Этот слой растительного опада служит источником пищи и средой обитания для огромного количества мелких организмов - бактерий, грибов, животных, которые разрушают и перерабатывают его до неорганических молекул. Освободившиеся минеральные вещества вновь идут на питание растений. Некоторая часть органических веществ превращается в почвенный гумус. Это сложные соединения, которые улучшают структуру почвы, ее влаго- и воздухопроницаемость. Тем самым улучшаются условия для развития корней растений. Таким образом, процесс образования почвы в первую очередь зависит от пищевой активности множества живых существ, использующих энергию мертвого органического вещества.

Деятельность животных может иногда определять особенности ландшафта. Настоящие плотины устраивают бобры .

Крупные животные-норники, такие, как суслики или сурки , обеспечивают мозаичность растительного и почвенного покрова, так как за счет выбросов почвы формируется микрорельеф, перераспределяющий осадки и видовой состав растений.

Роющая деятельность норных животных в степи. Слева направо: перевязка, безногая ящерица желтопузик, слепыш, обыкновенный хомяк, степная пеструшка, европейский суслик, байбак

Влияние водных организмов на качество природных вод

Качество воды в водоемах во многом зависит от фильтрующих животных. Многие из них ведут сидячий образ жизни или “парят” в толще воды, отцеживая из окружающей среды пищевые частицы. Многочисленные пластинчатожаберные моллюски, такие, как устрицы и мидии в морях, а в пресных водах - перловицы, беззубки, дрейссены , ресничками на ротовых лопастях подгоняют воду к ротовому отверстию и сортируют взвесь. При этом частицы, непригодные в пищу, формируются в комочки и осаждаются на дно. Мелкие рачки, такие, как дафнии , отцеживают пищевую взвесь густыми щеточками щетинок на своих конечностях. Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищу пучками щетинок на голове, а личинки комаров - щетками на верхней губе. Активно процеживают воду через жаберный аппарат некоторые рыбы, как, например, толстолобик и китовая акула .

Фильтрационное питание наблюдается у 40 тысяч видов водных животных. В результате этой деятельности происходит биологическое самоочищение водоемов, и от него зависит качество воды. Одна перловица длиной 5-6 см при температуре 20 °С очищает до 16 л воды в сутки. В прудах и озерах, где много мелких рачков, весь объем воды пропускается через их фильтровальный аппарат всего за один день. Один квадратный метр морского мелководья, густо заселенный моллюсками мидиями , за сутки может очистить до 280 м 3 воды. Таким образом, чистота и прозрачность природных вод - результат деятельности живых организмов.

Способность организмов изменять среду обитания широко используется в хозяйственной практике. Для улучшения микроклимата, условий увлажнения и защиты полей от иссушающих ветров в степных районах сажают лесополосы, для очистки воздуха в городах и курортных зонах создают парки и сады. На водоочистительных станциях строят специальные емкости, где поддерживается высокая активность мелких фильтраторов. Используя почвообразующую деятельность животных и микроорганизмов, предприятия по переработке органических отходов производят удобрения для внесения в истощенные почвы.

Сообществ) между собой и со средой обитания. Данный термин был впервые предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1869 г. Как самостоятельная наука она выделилась в начале XX века наряду с физиологией, генетикой и другими. Область приложения экологии – это организмы, популяции и сообщества. Экология рассматривает их как живой компонент системы, которую называют экосистемой. В экологии понятия популяции – сообщества и экосистемы имеют четкие определения.

Популяция (с точки зрения экологии) – это группа особей одного вида, занимающая определенную территорию и, обычно, в той или иной степени изолированная от других сходных групп.

Сообщество – это любая группа организмов различных видов, обитающих на одной площади и взаимодействующих друг с другом посредством трофических (пищевых) или пространственных связей.

Экосистема – это сообщество организмов с окружающей их средой, взаимодействующих между собой и образующих экологическую единицу.

Все экосистемы Земли объединяются в или экосферу. Понятно, что совершенно невозможно охватить исследованиями всю биосферу Земли. Поэтому точкой приложения экологии является экосистема. Однако, экосистема, как видно из определений состоит из популяций, отдельных организмов и всех факторов неживой природы. Исходя из этого возможно несколько различных подходов в изучении экосистем.

Экосистемный подход .При экосистемном подходе экологом изучаются поток энергии и в экосистеме. Наибольший интерес в данном случае представляют собой взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Этот подход позволяет объяснить сложную структуру взаимосвязей в экосистеме и дать рекомендации по рациональному природопользованию.

Изучение сообществ . При этом подходе подробно изучается видовой состав сообществ и факторы, ограничивающие распространение конкретных видов. В данном случае исследуются четко различимые биотические единицы (луг, лес, болото и т.д.).
подход . Точкой приложения данного подхода, как явствует из названия, является популяция.
Изучение местообитаний . В данном случае изучается относительно однородный участок среды, где живет данный организм. Отдельно, как самостоятельное направление исследований он обычно не применяется, но дает необходимый материал для понимания экосистемы в целом.
Следует отметить, что все перечисленные выше подходы в идеале должны применяться в комплексе, но в настоящий момент это практически невозможно из-за значительных масштабов исследуемых объектов и ограниченности количества полевых исследователей.

Экология как наука использует разнообразные методы исследования, позволяющие получить объективную информацию о функционировании природных систем.

Методы экологических исследований:

наблюдение
эксперимент
учет численности популяции
метод моделирования

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "ПЕРВОГО СЕНТЯБРЯ"

ЧЕРНОВА Н.М.

Курс «Учителю биологии об основах экологии»

Учебный план курса

№ газеты	Учебный материал
	Лекция 1 . Почему надо изучать экологию
	Лекция 2. Организм и среда
	Лекция 3. Экологические адаптации Контрольная работа № 1 (срок выполнения – до 15 ноября 2004 г.)
	Лекция 4. Средообразующая роль организмов
	Лекция 5. Биоценозы Контрольная работа № 2 (срок выполнения – до 15 декабря 2004 г.)
	Лекция 6. Популяции
	Лекция 7. Экосистемы
	Лекция 8. Биосфера
Итоговая работа. Итоговые работы, сопровождаемые справками из учебного заведения (актами о внедрении), должны быть направлены в Педагогический университет не позднее 28 февраля 2005 г.

Лекция 4. Средообразующая роль организмов

Подвергаясь влиянию различных факторов среды, живые существа, в свою очередь, воздействуют на нее. Наиболее древний и общий путь такого воздействия – химический, связанный с осуществлением обмена веществ. Организмы преобразуют среду уже тем, что живут, извлекая из своего окружения необходимые вещества и энергию и выделяя продукты метаболизма.

Наибольшим разнообразием типов обмена веществ отличаются бактерии. В зависимости от вида используемой энергии и источника углерода их разделяют на хемотрофы и фототрофы (использующие энергию химических связей или энергию света), автотрофы и гетеротрофы (использующие в качестве источника углерода CO 2 или готовые органические вещества), литотрофы и органотрофы (использующие разнообразные неорганические или органические соединения). Бактерии участвуют во всех биогеохимических процессах на планете. Для каждого природного вещества есть микроорганизмы, способные его разложить (правило Виноградского, 1896 г.). Бактерии живут как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Вещества, выделяемые ими в окружающую среду, чрезвычайно разнообразны. Фотосинтезирующие цианобактерии, как и растения, в качестве побочного продукта выделяют кислород, а метанобразующие бактерии – метан. Результатом жизнедеятельности разных бактерий могут быть водород, сероводород, аммиак, сульфаты, окислы железа и марганца, разнообразные органические и неорганические кислоты и другие соединения.

Жизнь появилась на Земле около 4 млрд лет назад и сразу же стала влиять на химический состав верхних слоев планеты. Прокариотные сообщества сформировали систему биогеохимических циклов и биосферу. Наиболее ярко влияние прокариотических организмов на окружающую среду проявилось в истории атмосферного кислорода. Имеются достаточно убедительные свидетельства, что первоначально атмосфера не содержала свободного кислорода и была либо восстановительной, либо нейтральной, а молодая земная кора и океан содержали много недоокисленных соединений. Вместе с тем самые ранние следы жизни в древних породах (не менее 3,5 млрд лет) свидетельствуют о фотосинтезе, который, по современным представлениям, осуществляли разнообразные цианобактерии в сложных сообществах с другими прокариотами. Выделяемый при этом кислород перехватывали находящиеся в тесном сожительстве с ними аэробные гетеротрофные микроорганизмы, разлагающие созданное органическое вещество. Неполнота этих мини-круговоротов приводила к ускользанию части кислорода в окружающую среду, а недоразложившиеся органические соединения попадали в донный осадок. Кислород долго не накапливался в атмосфере, поскольку первоначально весь уходил на окисление, прежде всего соединений железа в литосфере и серы в океане. Его накопление в свободном виде началось только после исчерпания веществ-восстановителей в поверхностных оболочках планеты. Геологической границей, свидетельствующей о полном окислении земных пород, считается появление красноцветных толщ, в которых железо присутствует в трехвалентном состоянии. Эти породы имеют возраст 1,8–2 млрд лет и свидетельствуют о кардинальных изменениях химии земной поверхности в результате деятельности живых организмов. Накопление кислорода в атмосфере и океане стало предпосылкой расцвета эукариотических форм и в дальнейшем – появления многоклеточных и сложно устроенных организмов. Анаэробные прокариоты оказались оттесненными в локальные местообитания с отсутствием кислорода.

Масштабное химическое влияние на окружающую среду происходило и происходит на протяжении всей эволюции жизни. В современной биосфере оно выражается в поддержании биогеохимических круговоротов отдельных элементов, в формировании локальных особенностей земной коры и местообитаний. Так, основной источник углекислого газа для фотосинтеза современной растительности – его выделение в результате дыхания всей совокупности организмов. CO 2 , поступающий из недр Земли в составе вулканических газов, составляет лишь тысячные доли процента от общего количества CO 2 , находящегося в биологическом круговороте. Основную массу углекислого газа поставляют почвы, где сосредоточена деятельность многочисленных групп бактерий, грибов, животных и корней растений. Для почв России выделение СО 2 составляет от 1 до 18 т на 1 га за вегетационный сезон, причем треть этого количества приходится на корневое дыхание растений и не менее 40% – на дыхание грибного мицелия. Углекислый газ – не только источник углерода для фотосинтеза, но и один из важнейших парниковых газов, определяющих тепловой режим приповерхностных слоев атмосферы. Все современные организмы, выделяющие СО 2 , участвуют таким образом в поддержании температурных условий жизни на планете. Другой важный парниковый газ – метан – поступает в воздушную среду в результате деятельности анаэробных метанобразующих бактерий, в основном со дна болот и озер, богатых органическими осадками. Болота Западной Сибири – важный поставщик этого газа в атмосферу Земли. Парниковые газы участвуют в регуляции климата, и любые изменения в их содержании отражаются на глобальных температурах.

Химическое воздействие микроорганизмов на среду весьма многообразно. Так, щелочность подземных вод, солончаков, окисление сульфидных руд связано с деятельностью серных бактерий. Железобактерии формируют в континентальных водоемах отложения озерной и болотной руды.

Воды океана характеризуются относительным постоянством химического состава, которое поддерживается жизнедеятельностью организмов. Например, карбонатное равновесие обеспечивается таким образом: постоянно выносимые реками в океан соединения кальция с материков постоянно же используются для образования скелетов планктонными и донными обитателями – одноклеточными простейшими фораминиферами, некоторыми водорослями, моллюсками, кораллами и т.п., которые затем формируют осадочные породы. Растворимые соединения кремния удаляются из воды в основном диатомовыми водорослями и радиоляриями. Химическое выветривание наземных пород происходит преимущественно под действием микроорганизмов, образующих органические кислоты, углекислоту и другие соединения, а также корневых выделений растений.

Кроме изменения среды продуктами обмена веществ, важнейший путь средообразующей деятельности организмов – накопление мертвых органических остатков (мортмассы). Оно происходит вследствие неполного баланса процессов продукции и деструкции. Часть органического углерода может надолго выпадать из круговорота и захораниваться в осадочных отложениях. Таким путем в прошлом возникли материнские нефте- и газоносные породы, горючие сланцы, а на суше – залежи каменного угля. Торфообразование происходит и в настоящее время. Количество органического углерода в этих и других породах эквивалентно количеству кислорода, накопленному атмосферой.

Постоянное образование мертвой органики на суше привело к возникновению новой среды жизни – почвенному покрову континентов, или педосфере . Почва представляет собой тонкий поверхностный слой литосферы, толщиной в 1–2 м. Это особое природное образование, созданное и поддерживаемое деятельностью многочисленных организмов. Основоположник научного почвоведения В.В. Докучаев предложил в 1886 г. «разуметь под почвой исключительно только те дневные или близкие к ним горизонты горных пород, …которые более или менее естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых…». Позднее он подчеркивал, что «почвы есть функция (результат) от материнской породы (грунта), климата и организмов, помноженная на время». По классификации В.И. Вернадского, почва относится к биокосным природным системам, где живое и неживое (косное) вещества взаимодействуют так тесно, что в качестве целого приобретают особые свойства, которыми по отдельности не обладают.

Почва служит средой обитания огромному числу организмов. Она представляет собой трехфазную систему, где твердая часть перемежается с полостями и порами, в которых содержатся вода и воздух. Порозность почв составляет от 20 до 70%. В силу физических и химических условий в почве создается большое разнообразие местообитаний и для воздуходышащих, и для водных организмов. Главная особенность почвы – постоянное поступление энергетических ресурсов в виде отмерших органических остатков, основными поставщиками которых являются наземные растения.

Почва играет важнейшую роль в биосфере. Через нее проходят потоки биогеохимических круговоротов всех элементов на планете. Она оказывает существенное влияние на атмосферу и гидросферу. Почвы, с одной стороны, ускоряют химическое и физическое выветривание горных пород, а с другой – повышают устойчивость литосферы к разрушению ветрами и водными потоками. Происходящие в почве процессы влияют на состав атмосферы и водную миграцию веществ. Одним из важнейших свойств почвы является ее плодородие – способность поддерживать жизнь разных организмов, обеспечивая продуктивность растений. Обязательная составляющая почвообразования – сложная трансформация органического вещества, его переработка огромной армией живых существ. Почвообразование – биогенный процесс. Возникновение, развитие и поддержание почв невозможно без участия живых организмов. Они осуществляют постепенную минерализацию мертвого органического вещества и возврат биогенных элементов в форму, вновь доступную для усвоения растениями. Другой важный процесс, сопровождающий минерализацию, – гумификация . Часть разлагающихся материалов превращается при участии почвенных организмов в сложный комплекс соединений – гумусовые вещества, способствующие долгому и надежному поддержанию почвенного плодородия. Наиболее плодородные почвы (черноземы) содержат до 10% гумуса. В подзолистых почвах его около 2%.

В почвообразовании участвуют все группы живых организмов. Они, во-первых, являются поставщиками энергетических ресурсов почвы – мертвого органического вещества, во-вторых, изменяют химический состав по сравнению с материнской породой и, в-третьих, служат важным фактором перемешивания и перемещения веществ.

Растения берут из почвы химические элементы и воду. Их корни насыщают и пронизывают всю толщу почвенного слоя, так что некоторые почвоведы определяют почву как корнеобитаемый слой литосферы. Масса корней достигает 8–12 т/га в степи и широколиственных лесах и 20 т/га в тропических лесах. До 30% корней ежегодно отмирает. На поверхность почвы каждый год поступает, в зависимости от типа растительности, от 1 до 30 т/га опада. Трансформация его осуществляется бактериями, грибами и животными.

Сосущая сила корней создает постоянный ток воды из почвы, с последующим ее испарением растениями. В аридных районах масштабы транспирации сравнимы с количеством выпадающих осадков. Растущие корни рыхлят почвенные слои, после них остаются поровые пространства, заполняемые водой и газами.

Почва – самый богатый природный субстрат по разнообразию и численности микроорганизмов. Высокая концентрация микробной жизни определяет роль почвы как глобальной геохимической мембраны, через которую происходит обмен веществ в биосфере. По современным данным, количество бактерий в 1 г почвы составляет от одного до нескольких десятков миллиардов клеток, а суммарная длина грибного мицелия в 1 г почвы может достигать сотен и тысяч метров. Дрожжей и водорослей в 1 г почвы – около 10 тыс. клеток. В ней присутствуют микроорганизмы как разлагающие органические вещества (целлюлозу, лигнин, пектины, белки и т.п.), так и осуществляющие фиксацию азота, трансформацию минеральных соединений. Почвенные микроорганизмы участвуют в превращениях не менее 65 элементов таблицы Менделеева, в том числе и тех, которые не используются в живых клетках (Hg, Cd, Cr и др.). Каждый комочек почвы предоставляет множество микросред для развития как аэробных, так и анаэробных микроорганизмов, способных осуществлять часто прямо противоположные химические функции. Продукты их жизнедеятельности способствуют также созданию почвенной структуры, склеивая минеральные частицы между собой в водопрочные агрегаты. Особая роль в оструктуривании почвы принадлежит грибам, которые не только склеивают частицы своими выделениями, но и механически оплетают гифами почвенные агрегаты, скрепляя их. Микроорганизмы участвуют в корневом питании растений, не только высвобождая биогенные элементы из сложных соединений, но и фиксируя атмосферный азот, который растения не могут усваивать сами, а также снабжая их физиологически активными веществами – витаминами, ауксинами, гиббереллинами и др.).

Большую роль в жизни почвы играет также и животный мир. Почвы населены огромным количеством животных, в основном беспозвоночных, сильно различающихся по размерам (от нескольких микрон до десятков сантиметров). Чем мельче почвообитающие животные, тем выше их численность. Например, количество амёб может достигать 40 тыс. и более на 1 г сырой почвы. Микроскопические круглые черви нематоды исчисляются миллионами (1–15 млн), питающиеся разлагающимся опадом мелкие клещи и коллемболы – десятками и сотнями тысяч, насекомые и их личинки – сотнями и тысячами, дождевые черви – десятками и сотнями на 1 м 2 . Роющие млекопитающие (мышевидные грызуны, землеройки, кроты и др.) учитываются уже не на квадратные метры, а на гектары площади.

Почва обеспечивает возможность существования многим животным, не имеющим защиты от испарения воды через покровы, – по ряду параметров (температурный, газовый, водный режим и т.п.) она формирует условия, промежуточные между наземной и водной средой. Разнообразие почвенных животных очень велико: число их видов составляет не менее трети от общего числа видов, известных на Земле. Из почв описано не менее 500 видов простейших, 11 тыс. видов нематод, 180 тыс. насекомых, 30 тыс. моллюсков, примерно 20 тыс. клещей и 10 тыс. коллембол, свыше 200 видов дождевых червей и множество разнообразных представителей других групп. Среди них есть как потребители живых и мертвых частей растений (фитофаги, сапрофаги и детритофаги), так и хищники. Основная деятельность животных в почве – разрушение и измельчение растительного опада, ускоряющие его минерализацию и гумификацию. Пропуская опад через кишечник и выделяя экскременты, животные многократно увеличивают поверхность растительных остатков, усиливая тем самым деятельность микроорганизмов, которые могут быть активными только в поверхностном слое частиц. Кишечные ферменты беспозвоночных влияют на химический состав опада, а избирательное поедание ими грибных гифов и бактериальных скоплений регулирует направление деятельности микрофлоры. Часть микроорганизмов постоянно обитает только в кишечниках беспозвоночных и влияет на минерализацию и гумификацию субстратов через пищевой режим их хозяев. Таким образом, животный и микробный мир действуют как единая система, обеспечивая круговорот веществ.

Животным, в силу их подвижности, принадлежит также важная роль в перемещении и перемешивании вещества почв. Они мигрируют по поровым пространствам, а более крупные проделывают в почве вертикальные и горизонтальные ходы, увеличивая ее порозность. При этом животные заносят органические остатки в более глубокие слои и выбрасывают на поверхность массу почвы из ее глубины. Суммарный выброс почвы дождевыми червями, муравьями, мокрицами в аридных районах сравним по объему с таковым от деятельности сусликов, сурков и других крупных норных обитателей. Пустынные мокрицы выносят на поверхность за год 5–6 кг/м 2 грунта с метровой глубины. Еще более активны муравьи и термиты. Дождевые черви в полосе умеренного климата ежедневно пропускают через кишечник объем почвы, вдвое превышающий их собственный. Экскременты почвенных животных представляют водопрочные агрегаты, где перемешаны органические и минеральные вещества. Они составляют значительную часть гумусового горизонта.

Если на суше деятельность организмов привела к созданию почвы, как особой среды жизни, то состав морских и пресных вод, их качество также зависят от их обитателей. Океан – тоже биокосная система, где живые и неживые компоненты практически неотделимы друг от друга. Многочисленные и разнообразные организмы, населяющие толщу и дно водоемов, выделяют в воду продукты жизнедеятельности, в том числе растворенные органические вещества (РОВ). Их концентрация составляет 30–150 мкг углерода на 1 л воды, и они служат источником энергии для планктонных бактерий. Продукты разложения отмерших клеток и тканей водных обитателей присутствуют в воде в форме оседающего взвешенного органического вещества (ВОВ). По массе ВОВ превышает живое вещество в десятки раз и, так же как и клетки бактерий, водорослей, простейших и другие мельчайшие и мелкие организмы, постоянно потребляется видами-фильтраторами.

Фильтрация как способ добывания пищи широко распространена в водной среде. Бактерии водной толщи в основном отфильтровываются инфузориями и другими простейшими и личинками многоклеточных, а они сами, вместе с фитопланктоном, служат пищей зоопланктону, который, в свою очередь, потребляется более крупными фильтраторами. Не менее 40 тыс. видов обитателей дна и водной толщи добывают пищу, отцеживая съедобные и осаждая на дно несъедобные частицы. Среди них пластинчатожаберные (двустворчатые) моллюски, сидячие иглокожие и многощетинковые черви, мшанки, асцидии, планктонные рачки, некоторые рыбы и др. Животные-фильтраторы выполняют важнейшую роль в биологической очистке водоемов. Скопления моллюсков-мидий на площади в 1 м 2 способны очищать 150–280 м 3 воды за сутки, мелкие рачки дафнии в прудах – около 1,5 л воды на особь. В крупных волжских водохранилищах вся вода за вегетационный сезон проходит через фильтровальные аппараты одних только моллюсков-дрейссен до 18 раз. Обитатели всего Мирового океана, по подсчетам, пропускают через себя воду, равную его общему объему, всего за несколько суток. Прибрежная зона океана, особенно богатая скоплениями видов-фильтраторов, работает как гигантская эффективная очистительная система. Таким образом, химический состав, чистота и прозрачность природных вод – результат деятельности живых организмов.

Мощными средообразователями в океане являются виды-рифостроители. Такую роль в современных морях играют в основном коралловые полипы, создающие своими скелетами подводные местообитания, с которыми связана жизнь огромного числа видов рыб, ракообразных, моллюсков, полихет, иглокожих и других групп животных, а также водорослей. При этои часть одноклеточных густо заселяет тела самих полипов.

Основные средообразователи на суше – растения. Растительность влияет на климат, ослабляя силу ветра и участвуя в круговороте воды. Растительный покров создает облик ландшафтов, формируя условия жизни для животных. С тундровой, лесной, степной, луговой, пустынной, болотной растительностью связаны определенные виды птиц, млекопитающих, насекомых и других групп организмов, приспособившихся к особенностям конкретных местообитаний. Растения создают микроклимат, позволяющий другим видам избегать неблагоприятных условий.

Бактерии и одноклеточные водоросли воздействуют на окружающую среду посредством своего обмена веществ и быстрого размножения. Многоклеточные грибы и особенно растения кроме этого своими телами занимают и структурируют пространство. Многие виды животных активно преобразуют окружающую среду, создавая себе условия для переживания неблагоприятных периодов, для защиты и размножения. Этому служит, прежде всего, их строительная деятельность. Подземные галереи норных жителей (сурков, пищух, кротов, медведок и др.) – среда, созданная ими и отличающаяся особым микроклиматом. Гнезда птиц защищают от непогоды не хуже, чем постройки человека: в похожем на валенок гнезде синицы-ремеза птенцам тепло и сухо и в дождливую, и в ветреную погоду. Грандиозные постройки термитов часто определяют облик ландшафтов. Не способные переносить высыхание и прямые солнечные лучи термиты процветают в созданной ими искусственной среде с постоянными температурой и влажностью. Сложное гнездостроение свойственно практически всем социальным насекомым: муравьям, пчелам, шмелям и др. Широко известны своей средопреобразовательной деятельностью бобры, меняющие с помощью постройки плотин гидрорежим местности. Таким образом, у животных проявляется новый путь адаптации: не только приспособление к среде обитания, но и преобразование ее в нужном для себя направлении.

В особенности этот путь отличает современного человека, причем принципиальное изменение его произошло в очень короткие эволюционные сроки – около 12 тыс. лет назад. Влияние доисторического человека на среду обитания принципиально не отличалось от влияния других крупных животных. Люди вели образ жизни собирателей и охотников, строили жилища, прокладывали тропы. Правда, достаточно давно был освоен огонь, но он использовался только для обогрева и приготовления пищи. Все изменилось с переходом от присваивающего хозяйства к производящему, с появлением земледелия и животноводства. Потребовалось использование земли под пашни, для выпаса скота. С ростом строительного производства формы влияния на окружающую среду быстро росли и расширялись. Позднее к этому добавилось развитие горной промышленности, энергетики, транспортных средств и новейших информационных технологий.

Современный человек живет в преобразованной им среде и видит вокруг себя дома, асфальт, поля, сады, парки, дороги, транспорт и т.п. Человечество получает все необходимое от природы через созданную им культуру, т.е., в широком смысле слова, – через всю совокупность созданных материальных и духовных богатств. Общество людей, в отличие от других видов, не приспосабливается к дикой природе, а наоборот, приспосабливает ее к своим нуждам и целям. В настоящее время практически вся природа Земли находится под влиянием человека. Этот виток развития, с одной стороны, дает человечеству огромные возможности, но с другой – ставит перед ним множество проблем и локального, и глобального характера, вплоть до проблемы выживания на собственной планете.

Технологическое влияние постепенно разрушает ту систему жизнеобеспечения, которую создала эволюция. Деградирует почвенный покров планеты, нарушаются почвообразование и механизмы самоочищения водоемов, изменяется баланс газов в атмосфере, идет ускоренное вымирание видов, меняется состав сообществ. Учащаются природные катастрофы глобального масштаба. Человечество начинает влиять и на климат Земли. Все это – результат стихийного развития цивилизации и роста народонаселения.

С другой стороны, развитие науки и, в частности, экологии, позволяет осознать и оценить реальные опасности и те механизмы и способы, которыми можно их предотвратить. Сейчас стало понятно, что время «покорения природы» прошло и главной стратегией человечества должно стать следование фундаментальным природным законам и встраивание своей деятельности в общую систему жизнеобеспечения в биосфере. Кроме достижений современной науки, разные народы и племена владеют большим арсеналом эмпирических, полученных опытным путем, методов неистощительного использования возобновимых ресурсов (земель, лесов, вод, промысловых объектов) и охраны среды, которые практически не применяются в настоящее время. Все это, вместе взятое, должно быть соединено в единую систему рационального природопользования и составлять приоритетное направление политики государств.

Антропогенные изменения среды наиболее ярко выражены в городах и промышленных агломератах. Крупные города характеризуются огромным количеством населения, высокой плотностью застройки, концентрацией промышленных и перерабатывающих предприятий, интенсивным движением транспорта. Как центры крупноочагового природопользования города влияют на обширные пространства за их пределами. Через них идут потоки ресурсов и в переработанном виде вывозятся в другие районы. Города потребляют огромное количество энергии. Почвы города обычно «запечатываются» асфальтом и другими покрытиями. Городская жизнь считается более комфортной, чем сельская, но она имеет множество негативных сторон, влияющих на здоровье и психологическое состояние людей. К основным проблемам городской среды относятся загрязнения: химические, шумовые, радио- и электромагнитные излучения и др. Повышен риск травматизма от транспорта. Отдельную проблему составляет поддержание санитарного состояния городской среды, работа систем водоснабжения и канализации и обезвреживание твердых бытовых отходов (ТБО). Их количество стремительно растет с ростом благосостояния населения. В Европе в среднем количество ТБО составляет 440 кг ТБО на душу населения в год, в США – 720, в России – около 250 кг, а во всем мире ежегодно – не менее 30 млн т. Только в Москве каждый год поступает на свалки около 5 тыс. т ТБО. Полигоны, на которых складируются отходы, занимают все более значительные площади вокруг городов, отравляя окружающую среду. В настоящее время грамотное управление городской средой обязательно включает целый ряд экологических способов ее оздоровления, а в прикладной науке возникла целая область – урбоэкология, или экология города. Идет поиск методов предупреждения или смягчения отрицательного влияния урбанизации на население и природу регионов.

Добыча полезных ископаемых превращает обширные территории в пустыни, особенно если разработка ведется открытым способом. Возникают подобия лунных ландшафтов, причем наверх часто выносятся токсичные породы, на которых не приживаются растения. Рекультивация таких земель – одна из важнейших задач современности. Возвращать жизнь на нарушенные территории можно только на основе глубокого знания экологических закономерностей и конкретных особенностей местообитаний. Восстановительные работы, сначала казавшиеся успешными, часто заканчиваются полной неудачей. Рекультивация полностью нарушенных территорий – дорогое, длительное и наукоемкое мероприятие. Тем не менее в ряде стран – Германии, Англии, Австралии и др., есть примеры успешного восстановления полноценной природной среды. Набирает силу и теория рекультивации.

Способы оптимизации территории разрабатывает ландшафтная экология . Человек сильно изменил внешний облик поверхности планеты во всех ландшафтных зонах. Это касается рельефа, растительности, водоемов. С европейской территории, например, полностью исчез ландшафт степи. Вырубаются леса, распахиваются земли. На территориях промышленного сельского хозяйства основная тенденция – создание обширных и однообразных полевых площадей. Между тем давно известно, что наиболее устойчивы и продуктивны ландшафты с внутренним разнообразием. Еще В.В. Докучаев разрабатывал практику возведения полезащитных лесных полос в степных районах, создающих особый микроклимат и в конечном итоге повышающих урожайность прилегающих полей. В настоящее время ландшафтная экология становится значимой областью прикладных исследований. Ее развитие связывается не только с экономическими задачами, но и с оздоровительными, поскольку доказано благотворное влияние разнообразия ландшафта на психику человека.

В современной науке и практике есть и положительный опыт борьбы с загрязнением вод. Основные источники загрязнения пресных водоемов – сельское хозяйство, промышленность и бытовые стоки. С полей в водоемы попадают остатки минеральных и органических удобрений и пестициды, используемые для борьбы с вредителями или сорняками. Борьба с последним типом загрязнений трудна, так как требует повышения общей культуры земледелия и обязательного соблюдения законов оптимума с точными расчетами. Промышленные же и бытовые стоки могут быть собраны и отправлены на очистку. Технологии очистки вод разработаны, достаточно эффективны и просты. Наряду с физическими и химическими методами в них используются биотехнологии с применением разлагающих органику микроорганизмов и мелких животных-фильтраторов. Разработаны биотехнологии борьбы с нефтяными пленками на поверхности вод, технологии с применением замкнутых циклов водоснабжения в промышленности и др. Главное же внимание должно быть направлено на предотвращение загрязнения водоемов и на то, чтобы не подрывать, а наоборот, всячески стимулировать активность организмов-фильтраторов, т.е. поддерживать естественный механизм самоочищения вод. В мировой практике есть примеры масштабных успехов очищения водоемов. Так, крупнейшая река Западной Европы – Рейн была превращена промышленными стоками восьми государств, по территории которых она протекает, в зловонный канал, в котором было запрещено купаться. Международными усилиями в 1960–1970 гг. начал осуществляться разработанный комплекс мер по строгому контролю за очисткой сбрасываемых вод, ужесточены санкции за нарушения. Примерно за два десятилетия река восстановилась настолько, что в нее вернулась рыба, а в 1995 г. – даже лососи, особо требовательные к чистоте воды. В США и Канаде в конце 1980-х гг. удалось восстановить рыбный промысел в Великих Озерах, сильно загрязненных нефтью, ртутью, фенольными соединениями. В России разработаны федеральные программы борьбы с загрязнением Байкала и Волги, которые пока еще реализуются не очень эффективно.

В мире наблюдается неуклонное снижение почвенного плодородия, деградация пахотных и других сельскохозяйственных земель. В целом за счет водной и ветровой эрозии потеряно около 1/3 плодородного слоя. Почвы – трудно восстановимый природный ресурс. На формирование 10 мм почвенного слоя в разных климатических условиях требуется от 10 до 400 и более лет. Вместе с тем накоплен огромный опыт рационального использования почв, их окультуривания и повышения продуктивности. Современное почвоведение накопило глубокие знания о закономерностях почвообразовательных процессов и возможностях неистощительного использования почвенных ресурсов. Основные пути – это экологизация сельскохозяйственного производства, уменьшение влияния тяжелой техники, поддержание баланса биогенных веществ, улучшение структуры почвы, грамотная мелиорация, а главное – поддержание биологических процессов и активизация деятельности почвенных организмов. Стерильные почвы полностью теряют плодородие. Имеются примеры масштабного восстановления нарушенных эрозией почв. В США в штате Канзас было восстановлено плодородие почв, верхние слои которых были практически уничтожены пыльными бурями 1930-х гг. На это потребовалось несколько десятков лет. Восстановление почв – длительный, дорогостоящий и наукоемкий процесс.

Антропогенное изменение среды – неизбежный процесс в эволюции человечества и биосферы. Но он приведет к необратимым для человека последствиям в том случае, если общество не сумеет воспользоваться уже имеющимися и накапливаемыми знаниями и претворять их в практику. Современная наука имеет все возможности для сохранения средообразующих функций природы. Однако из-за трудоемкости, затратности и часто отдаленности результатов природоохранных действий, не сопровождающихся сиюминутной отдачей и прибылью, поддержание среды жизни человека на планете сильно осложняется социальными отношениями в обществе и с трудом проникает в политику государств.

Литература

1. Чернова Н.М., Былова А.М. Общая экология. Учебник для педагогических вузов. – М.: Дрофа, 2004.

2. Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М. Основы экологии 10 (11) класс. – М.: Дрофа, 2003, 2005.

3. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. – М.: Наука, 2004.

4. Добровольский Г.В. (отв. ред.). Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере. – М.: Наука, 2003.

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. В чем проявляется средообразующая роль бактерий в биосфере?
2. Как участвуют в образовании среды жизни растения суши и океана?
3. Какие группы организмов участвуют в образовании почв и в чем заключается их роль?
4. Какими способами меняют среду вокруг себя животные?
5. Каковы масштабы и формы антропогенного изменения среды?
6. В чем опасность влияния человека на среду жизни других организмов в биосфере?