Тема 5. Границы биосферы

 

1. Какие факторы внешней среды (кроме действия уль­трафиолетовых лучей и температуры) могут оказы­вать ограничивающее влияние на распространение живых организмов по нашей планете?

2. Почему численность различных видов организмов на Земле так неодинакова?                

3. Существует ли связь (и какая именно) между интен­сивностью размножения представителей данного био­логического вида и общей численностью его особей на планете?                          

4. Почему отложение углерода в виде каменного угля и торфа осуществлялось в разное время неодинако­выми темпами?

5. Почему образование мела и известняка чаще всего связывают с планктонными организмами?

6. Каково значение озонового слоя для жизни на на­шей планете?

7. Объясните, почему биомасса планеты возрастает (уве­личивается) от полюса к экватору?

8. В каких условиях процесс образования гумуса в по­чве будет осуществляться более интенсивно, а в ка­ких — менее? Почему вы так думаете?

9. Можно ли считать, что биомасса почвы определяет­ся фотосинтетической активностью надземных час­тей зеленых растений? Почему?

10. Можно ли считать, что от количества зубатых китов в океане зависит биомасса фитопланктона? Поясни­те свою точку зрения.

11. Существует ли какая-либо взаимосвязь между план­ктонными и бентосными организмами в океане? Дай­те развернутый, обоснованный ответ.

12. Известно, что китообразные относятся к самой совер­шенной в эволюционном отношении группе позвоноч­ных животных — классу млекопитающих. Однако почему-то именно киты оказались на грани исчезно­вения в связи с деятельностью человека. Как это можно объяснить?

13. Почему представители одних биологических видов накапливают в своих организмах большое количе­ство атомов тех или иных химических элементов (например, кальция), а представители других видов этого почти не делают?

14. Какова роль бактерий-сапрофитов, паразитов и хемосинтетиков в осуществлении процессов, протека­ющих в биосфере? Дайте развернутый, содержатель­ный ответ.

15. Почему поглощение растениями энергии Солнца яв­ляется необходимым условием существования био­сферы?

16. Известно, что количество углекислого газа в атмо­сфере за последнее столетие значительно увеличи­лось. Как можно объяснить этот установленный на­укой факт?

17. Почему, несмотря на интенсивное истребление чело­веком, некоторые виды животных по-прежнему со­храняют достаточно высокую численность?

18. Вероятно, почти все ныне живущие люди знают о тя­желых последствияхнегативного воздействия чело-

века на природу. Однако в ряде случаев человечество продолжает уничтожать природу, а вместе с ней — и свое собственное будущее. Как это можно объ­яснить?

19. Почему наличие законов об охране природы не все­гда приводит к положительным результатам?

20. Можно ли надеяться на высокую эффективность раз­личных мер по охране природы, если у населения не будет сформировано экологическое сознание? По­чему вы так думаете? Свои рассуждения проиллюст­рируйте конкретными примерами из жизни*

21. Приведите примеры успешного применения мер по охране природы в нашей стране.

22. С какими трудностями связана реализация меро­приятии по охране природы?
• Краткие ответы на наиболее трудные вопросы к теме 5

 

1. Высокое давление слоя воды на больших глубинах может быть ограничивающим фактором для тех ви­дов морских животных, которые к такому давлению не приспособлены.

Недостаточное количество кислорода в хорошо прогреваемых мелких водоемах не позволяет суще­ствовать в них видам, испытывающим большую по­требность в этом газе. В то же время, например, для карася или лабиринтовых рыб (макропода, гурами и др.) этот фактор менее значим, поэтому их можно встретить даже в маленьком стоячем водоеме.

Для распространения земноводных принципиаль­но важным оказывается фактор влажности.

Морские виды животных и растений, как прави­ло, не могут жить в пресной воде. Пресноводные рыбы часто не переносят увеличения концентрации солей в водной среде. Для подавляющего большин­ства амфибий водоем с высоким уровнем солености является непреодолимой преградой для распростра­нения.                                                        Для многих видов растений важным ограничива­ющим фактором является кислотность почвы, а для рыб — кислотность воды, и т. д.

2. Можно назвать множество возможных причин, опре­деляющих неодинаковую численность различных    видов организмов. Приведем в.качестве примеров некоторые из них

а) Один биологический вид испытывает на себе бо­лее сильное, а другой — более слабое воздействие хищников.

б) Один биологический вид относительно недавно по­явился на планете, и поэтому его численность еще не достигла высокого уровня. Другой вид существует на планете давно и к настоящему моменту находится в состоянии биологического прогресса.

в) Один вид существует в благоприятных, а другой по каким-либо причинам вынужден находиться в неблагоприятных для себя условиях.

г) Количество потомков у представителей различных биологических видов неодинаково.

д) Выживаемость потомков у представителей разных видов также неодинакова.

е) Многие виды являются пластичными и легко при­спосабливаются к изменяющимся условиям внеш­ней среды. Представители же других видов — более консервативны и специализированы. Им труднее приспособиться к разнообразным измене­ниям.

ж) Хозяйственная деятельность людей приводит одни виды к вымиранию, а другие — к благоденствию и процветанию за счет использования новых, пре­доставляемых человеком ресурсов.

з) Одни виды подверглись целенаправленному и дли­тельному истреблению человеком, а другие — нет. Перечень возможных причин, приводящих к нео­динаковой численности разных биологических видов, можно продолжить.

3. Как правило, высокая интенсивность размножения данного биологического вида является причиной его высокой численности на планете. Однако это может быть и не так, если у вида недостаточно развиты забота о потомстве и средства защиты от врагов. По этим причинам почти все, потомки погибают, и чис­ленность данного вида будет невелика. Кроме того, быстро размножающийся вид может традиционно преследоваться и уничтожаться чело­веком, что, безусловно, повлияет на его численность.

Другие же (в том числе и медленно размножающие­ся виды) такому воздействию могут не подвергать­ся. Кроме, того, именно быстро размножающийся вид часто подвергается наиболее сильному прессу со сто­роны хищников.

7. На экваторе среднегодовые температуры выше, чем на полюсах. Кроме того, в экваториальной зоне по­чва получает достаточное количество дождевой воды. Все это приводит к ускорению процессов обмена ве­ществ в организмах растений, животных, грибов, бактерий; к ускорению разложения тел погибших существ; к активизации круговорота веществ и энер­гии в экосистеме, а следовательно — к быстрому уве­личению биомассы. На полюсах или вблизи них, по причине низких температур и влажности, наблюда­ется противоположный эффект.

8. Вероятно, процесс гумусообразования будет ускорять­ся в ситуации, когда температура почвы достаточ­но высока; имеется большое количество микроорга­низмов, грибов, дождевых червей; в почву попадает много останков отмерших организмов; сохраняются оптимальные для бактерий показатели кислотности и влажности; почва хорошо аэрируется. В иных условиях процесс образования гумуса будет затор­можен.

9. Фотосинтетическая активность зеленых растений определяет биомассу их надземных и подземных час­тей, а также — биомассу всех животных (как расти­тельноядных, так. и связанных с ними хищников, паразитов). Биомасса почвы определяется количе­ством попавших в нее останков отмерших наземных организмов. Кроме того, жизнь многих почвенных организмов связана с потреблением органических веществ из корней растений, а эти вещества, как известно, синтезируются в надземных частях выше­названных автотрофных организмов. Поэтому' фраза о том, что биомасса почвы определяется фотосинте­тической активностью надземных частей зеленых растений, в значительной мере соответствует действи­тельности. Конечно, при этом надо учитывать, что существуют и другие (например, абиотические) фак­торы, влияющие на процесс прироста биомассы (тем­пература, влажность почвы и т. д.).

10. Фитопланктон поедается зоопланктоном, которым в свою очередь питаются рыбы, кальмары, усатые киты. Эти животные сами могут стать жертвами зубатых китов. Так, например, дель­фины преимущественно питаются рыбой;, кашалот поедает кальмаров; касатки в стае отваживается нападать на усатых китов. Если, например, количе­ство касаток резко уменьшится (в результате истреб­ления человеком или по другим причинам), может, увеличиться количество обитающих здесь усатых китов. Это приведет к уменьшению.биомассы их корма — зоопланктона, что, вероятно, будет причи­ной роста биомассы фитопланктона, которым питается зоопланктон.

Однако можно предположить, что через некото­рое время размножившиеся усатые киты начнут испытывать чувство голода, так как значительная часть зоопланктона будет ими съедена. Это приве­дет к миграции усатых китов или к их гибели. Чис­ленность этих морских млекопитающих в данном ре­гионе понизится, количество зоопланктона через некоторое время возрастет, биомасса фитопланктона снова уменьшится. Естественно, подобная саморегу­ляция в морских биогеоценозах возможна только тогда, когда степень воздействия человека на них не превышает допустимой для этого сообщества орга­низмов интенсивности.

Отметим, что в данном случае нами рассмотрены линейные взаимодействия между организмами, то есть пищевые цепи. В природе же связи между орга­низмами чаще всего присутствуют в виде ветвящих­ся пищевых сетей. Поэтому изменение численности одного вида редко вызывает катастрофическое изме­нение численности другого вида, так как вступают в действие многочисленные иные, компенсирующие данное изменение пищевые связи.        

Эта компенсация наиболее характерна для биогеоценозов, включающих в себя большое количество видов животных, растений, грибов, микроорганиз­мов. В биогеоценозах, имеющих бедный видовой состав (тундра, океанический остров, изолированные пещера или мелкий водоем), даже изменение чис­ленности только одного (фонового) вида может вы­звать катастрофические для данного биогеоценоза последствия

11. Планктонными организмами нередко питаются су­щества, способные активно плавать в толще воды (нектон). Все они передают накопленную в своих телах биомассу донным (бентосным) организмам. Это может происходить, например, после гибели, когда тела мертвых одноклеточных водорослей, рачков, рыб, кальмаров, водных млекопитающих опускают­ся на дно моря или океана.

Бентосные организмы принимают участие в раз­ложении органических веществ тел погибших расте­ний и животных. Освободившиеся при этом углекис­лый газ и минеральные соли (в растворенном виде) используются для питания фотосинтезирующими организмами (в том числе — фитопланктоном). Сле­довательно, между планктоном и бентосом существу­ют тесные, пусть и не всегда заметные для наблюда­теля, взаимосвязи.

12. Одной из причин исчезновения китов, в частности, является прямое истребление их человеком. Вторая причина — хищнический лов рыбы, которой пита­ются зубатые киты. Третья причина — загрязнение морей и океанов вредными веществами, что при­водит к массовой гибели водных организмов, кото­рыми питаются как зубатые, так и усатые киты. Четвертая причина — гигантские размеры многих китообразных. Им для насыщения нужно очень мно­го корма. Резкое сокращение биомассы кормов (по вышеназванным или иным причинам) может при­вести к значительному сокращению численности китов и дельфинов. Пятая причина — неспособ­ность китов быстро размножаться (длительный срок беременности, обычно рождается только один де­теныш).

13. Разные группы и виды организмов испытывают не­одинаковую потребность в тех или иных химических элементах. Например, многие простейшие и моллюс­ки концентрируют в своих телах кальций, необхо­димый им для построения известковых раковин или частей скелета. Другие организмы (например, чер­ви) по вполне понятным причинам очень высокой потребности в кальции не испытывают, поэтому они и не накапливают атомы данного химического эле­мента в своих организмах.

17. Сохранение большой численности у истребляемых человеком животных может объясняться высокими темпами размножения; развитой способностью адап­тироваться к изменяющимся условиям среды; невос­приимчивостью к химическим ядам; наличием эф­фективных способов защиты от средств негативного воздействия, используемых против них человеком; природной «сообразительностью»; использованием новых кормовых или иных ресурсов, предоставляе­мых человеком; развитой заботой о потомстве и мно­гими другими причинами. Каждый случай не слиш­ком удачной борьбы человека с истребляемым видом следует рассматривать отдельно; Например, у тара­канов и насекомых-вредителей сельского хозяйства велики адаптационные способности по отношению к действию химических ядов (через несколько по­колений у них в результате «искусственного отбо­ра», проводимого человеком, вырабатывается есте­ственный иммунитет к традиционно применяемым ядам). Крысы и волки часто избегают ловушек, кап­канов и ядов благодаря своей осторожности и «интел­лектуальности», а также — благодаря обмену необ­ходимой информацией между особями. Крысам, кроме этого, помогают их всеядность и высокая плодовитость. Кролики в Австралии успешно «сражаются» с человеком за счет высокой интенсивности размножения, осторожности и скорости передвижения. Кроме того, они являются норными животными, что создает определенные трудности при их истреблении. Растения-сорняки сочетают семенное размножение

с различными видами вегетативного, а также быстро вырабатывают устойчивость к химическим ядам. Можно сказать, что у каждого истребляемого человеком, но успешно противостоящего ему вида растения или животного есть собственная стратегия вы­живания, которая может быть весьма эффективной.

18. Ответ на этот вопрос не может быть однозначным. Часто люди думают только о себе самих, но не о своих потомках и тех условиях, в которых им предстоит жить на планете. Многими из нас природа воспринимается не как самоценность, а только как средство существования для людей. Отсюда — потре­бительское отношение к биосфере.

Часто человек питает иллюзии относительно ка­жущейся безграничности ресурсов биосферы; он не может поверить, что ресурсы могут истощиться. Не­редко людям не хватает образования для того, что­бы осознать сложность взаимодействий между Орга­низмами в природе, а также представить последствия нарушений этих взаимосвязей. Наконец, многие люди доведены до крайней черты бедности. Поэтому они вынуждены истреблять живую природу» с целью

добывания объектов питания, чтобы иметь какой то шанс на выживание в данный момент.

Как видим, причины негативного воздействия че­ловека на природу часто носят ярко выраженный Со­циальный и экономический характер и не могут быть ликвидированы только путем введения тех или иных законов по охране природы или воспитанием эколо­гического сознания населения.

21. В нашей стране спасены от полного вымирания амур­ский (уссурийский) тигр, баргузйнский соболь, вы­хухоль, калан, европейский зубр, лось, многие дру­гие животные и растения. Создано большое число заповедников, заказников; успешно восстанавлива­ются лесные массивы. Перечень примеров успешной работы по охране природы можно продолжить.

22. Реализация законов об охране природы часто не под­держивается населением, заинтересованным в их нарушении. Лесоразведение требует территорий, на которых вместо леса можно было бы выращивать сельскохозяйственные культуры. Поэтому идея вы­ращивания леса также встречает противодействие со стороны некоторых хозяйственников.

В заповедниках и заказниках нередко наблюдаются случаи браконьерства.

Установка очистных сооружений требует финан­совых вложений, на которые не хотят идти владель­цы и руководители промышленных предприятий,

Совершенствование способов сельскохозяйствен­ного производства требует финансовых вложений в отрасли науки, их разрабатывающие.

Процесс формирования экологического сознания у населения часто сталкивается с проблемой низко­го прожиточного уровня людей и связанной с этим потребностью «бесплатно взять все от природы».