Средообразующая деятельность организмов

СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ РОЛЬ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА

Современные свойства составных частей биосферы как сред жизни в сильной степени определены влиянием совокупной жизнедеятельности обитающих в них организмов. Накапливаясь на протяжении геологической истории нашей планеты, это влияние коренным образом изменило исходные химические и физические свойства среды в сторону, благоприятную для устойчивого существования жизни.
Уже говорилось, что происхождение и свойства почвы целиком обусловлены деятельностью живых организмов. Только они производят и разлагают органическое вещество, без которого как угодно измельченные горные породы не обладают специфическими свойствами почвы, втом числе плодородием. Деятельность микроорганизмов, растений и животных формирует структуру почв, их химизм, способствует процессу дальнейшего почвообразования.
В водной среде ярко выражено влияние живых организмов на химический состав воды. Различные группы организмов постоянно выводят в водную среду продукты метаболизма, в том числе ионы солей, органические кислоты, азотистые вещества, сероводород и др. Растения — обитатели эуфотической зоны — выделяют кислород, который частично остается в растворенном состоянии. Животные-филь- ¦фаторы, масса которых очень велика, непрерывно пропускают через свои организмы огромные количества воды, изымая из нее взвешенные органические частицы и растворенные соли. Подсчитано, что фильт- рлторы Большого Барьерного рифа (Австралия) н течение 5 лет профильтровывают весь объем Тихого океана. Масштабы водообмена, создаваемого фильтраторами, нередко превосходят естественные гидрологические процессы. Так, коэффициент водообмена Днепровско-
Бугского лимана — 1,8, а населяющие, его моллюски в течение теплого сезона профильтровывают воду лимана 5 раз! На примере мидиевых отмелей Белого моря показано, что фильтрационная деятельность этих моллюсков активно регулирует коллоидный состав прибрежных вод и осадконакопление в пределах материковой отмели, а также в значительной степени определяет циркуляцию вод в прибрежной зоне (К.А. Воскресенский, 1948).
Характерная для многих гидробионтов избирательность извлечения определенных веществ из среды, а также способность накапливать их в организме ведут не только к изменению химизма среды, но и к формированию специфических особенностей рельефа и свойств морского дна (например, образование коралловых рифов, атоллов, органогенных илов и др.). Рельеф дна формируется и под воздействием крупных животных: показано, например, что в северо-восточной части Берингова моря тихоокеанские моржи и серые киты, питаясь бентосом, создают на дне ямы и желоба в таком количестве и таких размеров, что по своему влиянию на рельеф они могут быть сравнены с геологическими процессами. Подсчитано, что, питаясь на глубине 30—50 м, серые киты «перерабатывают» до 5,6 % площади района нагула (С. Nelson, К. Johnson, 1987).
Многим животным свойственно накопление определенных солей, которые аккумулируются в составе скелетных образований (Ca, Si, Mg, P и др.). Отмирая, эти организмы образуют мощные отложения известняков, доломитов, кремнезема и др., формируя таким образом геологическую структуру морского дна. Возникновение органогенных донных осадков выводит результаты деятельности жизни за пределы функционирующих экосистем: фактически напластования осадочных пород относятся уже к литосфере и не включаются в постоянный биологический круговорот, но своим происхождением полностью с ним связаны. В результате если жизнь в активной форме проникает в литосферу относительно неглубоко, то порожденные ею слои осадочных пород имеют мощность порядка нескольких десятков километров (В.И. Вернадский. 1965). Эту часть литофсеры некоторые ученые называют метабиосферой (Н.Б. Вассоевич, 1976). Она создана биосферой и непосредственно к ней примыкает, подобно тому как парабиосфера продолжает биосферу в газовой оболочке Земли.

Отложения органогенных пород не только формировали рельеф дна и химизм воды. Оказываясь в ходе геологических процессов на суше, они составили геологическую основу многих ее областей, участвовали в становлении рельефа континентов и в образовании различных типов почв. Более того, вторичная метаморфизация осадочных пород при высоких температуре и давлении может образовывать кристаллические породы, которые обычно не рассматривают как органогенные. Таким образом, результаты жизнедеятельности водных организмов мы видим и в современных свойствах наземной среды.
Современный газовый состав атмосферы практически целиком определяется деятельностью живых организмов, главным образом Через фотосинтез и дыхание. История формирования современной атмосферы достаточно сложна. Свободный молекулярный кислород выделялся и в добиологический период истории Земли. Его источником был процесс фотодиссоциации паров воды. Ho накопления кислорода в атмосфере в это время не происходило; он немедленно вступал в соединение с оксидом углерода вулканических газов и с другими веществами, а частично создавал в верхних частях атмосферы озоновый слой, который препятствовал дальнейшему нарастанию фотолиза паров.
He исключено, что и с появлением первых фотосинтезирующих организмов (по-видимому сходных с современными цианобактериями), обитавших в водоемах докембрийского периода, сохранялся тот же механизм регуляции содержания кислорода в атмосфере, а полученный в результате фотосинтеза кислород полностью растворялся в воде. Во всяком случае, в период до начала палеозоя накопление кислорода в атмосфере шло медленно и не превышало 10 % современного уровня. Только с появлением наземной растительности начинается заметное повышение уровня кислорода в атмосфере; одновременно слой озона и накопление в верхних частях атмосферы COi и паров воды постепенно экранировали коротковолновую часть солнечного излучения и устранили возможность дальнейшего образования кислорода путем фотолиза воды.
Диоксид углерода (СОг) на ранних этапах развития Земли имел исключительно вулканическое происхождение, и содержание его в атмосфере было выше современного. В настоящее время большая часть СОг атмосферы имеет биологическое происхождение: он выделяется главным образом в процессе дыхания живых организмов. Показано, например, что на I га пшеничного поля в сутки продуцируется 135 кг CO:, и том числе 75 кг микроорганизмами и 60 кг корнями пшеницы. Вулканический СОг составляет лишь сотые доли процента; однако постоянное поступление в атмосферу абиогенного диоксида углерода некоторые ученые считают необходимым в качестве «компенсации» высокого уровня потребления его в биологических процессах.
В целом же современное соотношение кислорода и диоксида углерода в атмосфере практически целиком зависит от сбалансированной функции живого населения биосферы. В.И. Вернадский (1967) считал, что то же относится и к свободному азоту атмосферы, который также интенсивно вовлекается в биогенный круговорот. «Будет правильным заключить…— писал он,— что газовая оболочка… есть создание жизни».

Современные свойства газовой оболочки имеют существенное значение в тепловом балансе Земли. Большая часть солнечной энергии достигает поверхности Земли в видимой части спектра. Земля отражает полученную энергию, но (как более холодное тело) главным образом
в инфракрасной (длинноволновой) части спектра. Инфракрасное излучение Земли экранируется парами воды, CO2 и озоном. Это предохраняет поверхность Земли от чрезмерной потери тепла излучением и способствует повышению температуры на поверхности планеты. Подсчитано, что без этого «парникового эффекта» температура в околоземном слое была бы примерно на 40″С ниже, чем регистрируемая сейчас. Естественно, такая температурная ситуация не способствовала бы развитию жизни — по крайней мере в тех формах, в каких она известна на Земле.
Происходящее в наши дни постепенное увеличение CO2 в атмосфере, связанное с промышленными выбросами, может быть причиной нарастания «парникового эффекта» и потепления климата. В то же время наблюдающееся сейчас частичное разрушение озонового экрана может в известной ме.ре скомпенсировать этот эффект за счет увеличения потерь тепла с поверхности Земли. Одновременно увеличится поток коротковолнового ультрафиолетового излучения, что опасно для многих живых организмов. Как видим, антропогенное «вмешательство» в структуру атмосферы чревато непредсказуемыми и нежелательными последствиями.
На уровне конкретных экосистем формируются важные детали климата. Известна роль растительности в создании режима температуры и влажности. Транспирация помимо этого прямо связана с образованием осадков: подсчитано, что в Германии количество осадков увеличивается за счет транспирации на 6 %, а в Конго —даже на 30 %. Растительность влияет также на ветровой режим, условия залегания снежного покрова и другие важные климатические параметры. В общем, на фоне фундаментальных географических особенностей климата, определяемых астрономическими факторами, рельеф и тип растительности образуют особенности мезо- и микроклимата, имеющие большое значение в формировании сложных многовидовых сообществ живых организмов. В континентальных водоемах аналогичный эффект достигается влиянием растительности на скорость течения, температурный режим и химизм водоема.
Таким образом, совокупная деятельность всех форм жизни активно преобразует свойства основных сред жизни, соответствующих газовой, каменной и жидкой геологическим оболочкам земного шара. Равным образом и общие свойства биосферы в целом оказываются в значительной степени созданными живым веществом и благоприятствующими его развитию и функционированию. По меткому выражению
В.И. Вернадского «живое вещество само создает себе область жизни».
Высокая химическая активность живых организмов придает процессу средообразования темпы, не сравнимые с процессами, происходящими в неживой природе. Известно, что геологические преобразования Земли заняли миллиарды лет. Биогеохимические циклы укладываются в тысячи лет и даже меньше. За время существования жизни элементы, вовлеченные в биологический круговорот, проходили через экосистемы многократно. Подсчитано, что обновление живого вещества в биосфере происходит всего за 8 лет. Это средняя цифра; на суше этот процесс идет медленнее: вся фитомасса обновляется за 14 лет. Зато в океане вся биомасса проходит круговорот всего за 33 дня, а фитомасса —даже за I сутки! Быстрыми темпами происходит и вовлечение в биологический круговорот неорганических веществ: вся вода гидросферы полностью обновляется за 2800 лет, весь кислород атмосферы — за несколько тысяч лет, а атмосферный диоксид углерода — за 300 лет.

Исследовательская работа «Средообразующие факторы Чапурниковской балки»

Учебно — исследовательская работа

«Средообразующие факторы

Чапурниковской балки»

Введение с.3

Глава 1. Характеристика объекта исследования с.5

Глава 2. Природоохранные мероприятия по защите и сохранению вида Дуб черешчатый с.6

2.1. Международные и общероссийские меры по сохранению дубов с.6

2.2. Природоохранные мероприятия местного уровня с.8

Глава 3. Причины деградации дубов с.9

города Волгограда с.11

4.1. Методика исследования с.11

4.2. Изучение дубов, произрастающих в экосистеме Чапурниковской балки с.13

4.3. Изучение дубов, произрастающих в антропогенных условиях

с.14

4.4. Результаты исследования с.17

Выводы с.20

Литература с.22

Приложение с.23-3

Введение

В современных условиях на дубраву давит процесс цивилизации, нарушая естественные процессы развития. Растительность теряет свою устойчивость. Теперь даже коренные, естественные дубы не могут восстанавливаться самостоятельно, без помощи человека. К причинам изменения растительного состава и его состояния относится как неблагоприятная среда жизни природного объекта (сильно засорена почва, загрязнена атмосфера и т.д.), так и многочисленные препятствия в естественном восстановлении деревьев (организация отдыха населением, массовое размножение вредителей, уничтожающих семена и т.д.). Но главная причина состоит в том, что лесной “механизм” разладился, то есть нарушилась сложная система связей между отдельными составными частями дубравы. Естественные ландшафты перешли в ранг редких.

Гипотеза: данная дубрава имеет естественное происхождение, а значит, достаточно древняя и ценная, со многими редкими и охраняемыми растениями во флоре, поэтому возможно признать ее антропогенным реликтовым биоценозом и установить охранный режим.

Цель: собрать сведения об экологическом состоянии отдельных компонентов природы дубравы как типичного участка широколиственного леса степной зоны, сделать выводы о степени нарушенности почвенного и растительного покрова и дать прогноз дальнейшего экологического развития.

Задачи:

  1. Собрать информацию о происхождении данной дубравы; в качестве источников использовать не только литературные, документальные и медиаресурсы, но и материалы интервью с работниками Волгоградского лесничества.

  2. Изучить экологическое состояние отдельных компонентов природы дубравы, в том числе с применением ГИС-технологий, сделать вывод об общем состоянии фитоценоза.

  3. Обосновать необходимость дополнительной охраны данного участка степной зоны.

4. Оказать практическую помощь в улучшении экосистем Красноармейского района с древесной формой дуб черешчатый через сеть экологических акций, рейдов, высадку молодых дубов.

5. Практическое значение работы в просветительской деятельности, экологических акциях, направленных на восстановление биоценозов с дубами и высадке саженцев дуба на территории школы, воспитании любви у подрастающего поколения к дубу-символу долголетия, здоровья и отличному лекарю с давних времён. Этому свидетельствует наша акция «Сохраним дубы» в Чапурниковской балке и высадка саженцев дуба именно с учениками начальной школы на территории пришкольного участка, выпуск видеофильма и справочника «Лекарственные растения, произрастающие в биоценозе с Дубом обыкновенным (черешчатым)»

Актуальность работы в том, что она на примере типичного лесного фитоценоза показывает современное состояние широколиственных лесов и привлекает внимание к острой проблеме сохранности и возобновления одного из немногих оставшихся естественных ландшафтов на давно освоенной территории Волгоградской области.

Изучить историческое прошлое Чапурниковской балки, как одного из самых красивых уголков природы окрестностей Волгоградской области, а также одной из самых крупных и богатейших байрачных дубрав области.

Глава 1. Характеристика объекта исследования

Чапурниковская балка — уникальное явление природы, лиственный лес в области полупустыни. Полупустыня и лес — какое несовместимое соседство! И этот лес по охватываемому пространству и относительному богатству видового состава, а также по состоянию древесной растительности занимал одно из первых мест среди лесных насаждений юга Царицынского уезда. Чапурниковский лес — единственный в своем роде и самый южный массив Саратовской губернии. Здесь проходила юго-восточная граница ареала дубов, которые были огромных размеров. Так описывали Чапурники ученые прошлого века. Сейчас балка имеет статус особо охраняемого природного объекта, но не имеет официального землеотвода, а потому заброшена и деградирует. Современное состояние дубовых лесов Европейской части России таково, что это вызывает тревогу общественности.

По официальным данным, дубравы Волгоградской области занимают почти половину площади лесных насаждений, около 48,0 %. Они претерпели и продолжают испытывать существенные изменения. Следует отметить большое количество сильно ослабленных и усыхающих деревьев (4-я категория состояния), которое в нагорных дубравах достигает 12,3 %, в байрачных — 6,5 %, пойменных — до 15,2 %.

Без искусственного содействия восстановить свои позиции в этой зоне широколиственные породы уже не в состоянии, хотя видимо, по климатическим условиям они вполне могли бы там существовать.

Учитывая то, что современные дубравы имеют важнейшее противоэрозионное, водоохранное, почвозащитное, климаторегулирующее и эстетическое значение сейчас заготовка древесины в них отошла на второй план. Это в условиях повсеместного повального сокращения площадей дубрав помогло сохранить те многие уникальные деревья естественного происхождения и больших возрастов, которые здесь имеются.

Сейчас остро стоит вопрос о том, что попытки искусственного восстановления дубрав ни к чему не приводят из-за массового повреждения семенных дубов животными, молодых насаждений — вредителями и влиянием антропогенного фактора. Это означает, что на фоне постепенного усыхания старых деревьев площади дубрав сокращаются, а меры по лесовосстановлению дают незначительные результаты.

В то же время, дубрава, окружающая Чапурниковская балка пока находится в удовлетворительном экологическом состоянии и силами учащихся нашей школы ведется активная работа по заготовке семенного материала для воспроизводства дуба.

Глава 2. Природоохранные мероприятия по защите и сохранению вида Дуб черешчатый

2.1. Международные и общероссийские меры по сохранению дубов

Без принятия эффективных мер по сохранению и восстановлению дубрав существует реальная возможность полной потери дубовых лесов региона как природной формации.

В 2000 году Лесной кампанией МСоЭС была инициирована программа «Дубы Евразии», в качестве основных направлений которой можно выделить следующие:

1. Сохранение относительно малонарушенных участков широколиственных лесов путем включения их в особо охраняемые территории регионального и федерального значения и/или изменения системы лесохозяйственных мероприятий;

2. Реконструкция производных насаждений с целью выведения в первый ярус дуба и других широколиственных пород;

3. Создание насаждений с участием широколиственных пород на участках, не покрытых лесом земель.

Сама идея необходимости принятия срочных мер по спасению дубрав на настоящий момент объединила самые разные организации. Уже на настоящий момент потенциальное число участников программы составляет несколько десятков групп и организаций из России, Украины и Беларуси. Основная идея общей кампании — это объединение разрозненного опыта создания особо охраняемых территорий, практики лесохозяйственных и лесовосстановительных мероприятий, опыта по проведению информационных кампаний и привлечению школьников к практической работе.

За три года работы программы необходимость сохранения широколиственных лесов перестала восприниматься как экзотика в профессиональном сообществе, экологическом движении и средствах массовой информации.

В настоящее время, несмотря на принятые в постсоветских государствах государственные программы по сохранению и восстановлению лесов, главной действующей силой остаются школьные объединения. Государственные структуры традиционно оправдываются недостатком средств, а для подавляющего большинства общественных природоохранных организаций развёртывание программ по лесовосстановлению и лесоразведению представляет серьёзную организационную задачу.

Для активизации общественной деятельности в этом направлении при участии Лесной кампании МсоЭС разработаны и предложены в качестве компонентой программы следующие мероприятия:

  • Международная лесная олимпиада — конкурс школьных исследовательских, практических и творческих работ, основными задачами которого являются пропаганда бережного отношения к широколиственным лесам и исчезающим видам растений и животных, выявление групп, активно заинтересованных в их сохранении, развитие исследовательских навыков у школьников и инвентаризация сохранившихся участков широколиственных лесов.

  • Движение «Возродим наш лес» — объединение заинтересованных лиц и организаций. В настоящее время развивается как Всероссийское Движение. На базе десяти общественных организаций организованы координационные центры. Для повышения эффективности природоохранной деятельности и, учитывая, что природные комплексы не имеют государственных границ, целесообразно развитие движения в международное.

Для методической поддержки участников программы издаются и распространяются руководства для желающих вырастить свой лес, свою дубраву и оказываются консультации по организации различных сезонных работ.

В России состоялась первая встреча программы «Дубы России» в Ярославле 15-17 июня собрала именно таких людей из Вологодской области, Костромы, Новгорода, Старой Руссы, Йошкар-Олы, Москвы и самого Ярославля.

Программа «Дубы России» инициирована Лесной Кампанией Социально-экологического Союза и направлена, как можно понять из названия, на сохранение и восстановление широколиственных лесов России. С экологической точки зрения, ситуация с дубравами катастрофическая. Все знают, что исчезают тропические леса, и что это плохо, но мало кто задумывался о том, что происходит с дубравами. А ведь они исчезают так же быстро, притом, что площадь тропических лесов гораздо больше, чем площадь дубрав. К тому же в средней полосе именно в дубравах обитает наибольшее количество животных и растений.

К сожалению, без помощи человека дубравы уже не могут восстановиться. Слишком много вырублено хороших деревьев — на корабли, на мебель, и просто сведено под пашни.

Впрочем, люди, которые берутся за восстановление дубрав, далеко не всегда озабочены общими цифрами или высшими экологическими соображениями. Они просто видят, что с дорогими их сердцу местами что-то происходит. Дело в том, что для многих дуб и дубрава — это явление не только природное, но и культурное, и историческое. Зачастую именно дубравы были священными рощами. Дубы сажались в честь памятных событий, или просто оказывались свидетелями истории.

Для ярославцев, например, дорог парк при храме Св. Петра и Павла, что при старой петровской мануфактуре, а для новгородцев — те остатки рощ, из которых строили корабли российского флота. Дети Старой Руссы из экоклуба «Бемби» сажают свои дубки и так учатся любить природу.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *