Что понимают под средообразующей ролью живых организмов кратко
Обновлено: 05.07.2024
Современные свойства составных частей биосферы как сред жизни в сильной степени определены влиянием совокупной жизнедеятельности обитающих в них организмов [13, с. 31]. Накапливаясь на протяжении геологической истории нашей планеты, это влияние коренным образом изменило исходные и физические свойства среды в сторону, благоприятную для устойчивого существования жизни.
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, в том 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- фильтраторы, масса которых очень велика, непрерывно пропускают через свои организмы огромные количества воды, изымая из нее взвешенные органические частицы и растворенные соли. Подсчитано, что фильтраторы Большого Барьерного рифа (Австралия) в течение 5 лет профильтровывают весь объем Тихого океана. Масштабы водообмена, создаваемого фильтраторами, нередко превосходят естественные гидрологические процессы.
Так, коэффициент водообмена Днепровско-Бурского лимана – 1,8, а населяющие его моллюски в течение теплого сезона профильтровывают воду лимана пять 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.
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 около нескольких десятков километров. Эту часть литосферы 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. Результаты жизнедеятельности водных организмов видны и в современных свойствах наземной среды.
Таким образом, на протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через себя, через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объем мирового океана, большую часть массы почв, огромную массу минеральных веществ. И не только пропустили, но и видоизменили всю земную среду.
Укажите, с какой скоростью происходит обновление состава сфер Земли, в год (в расчете на всю поверхность планеты 510 ∙10 6 км 2 )…
[1] литосфера (до средней глубины границы залегания биогенной органики) 2×10 -8 ; гидросфера - 4×10 -4 ; атмосфера (тропосфера) - 3×10 -5 ; экосфера – (планетарная совокупность биомов) – 0,1;
[2] литосфера - 4×10 -4 ; гидросфера - 2×10 -8 ; атмосфера - 3×10 -5 ; экосфера – 0,1;
[3] литосфера 0,1; гидросфера - 3×10 -5 ; атмосфера - 2×10 -8 ; экосфера - 4×10 -4 ;
[4] литосфера - 2×10 -8 , гидросфера – 0,1, атмосфера 4×10 -4 , экосфера 3×10 -5 .
Что разумеют под средообразующей ролью живых организмов?
- Пашка Серьезнов
- Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ
- 2019-11-07 05:52:44
- 7
- 1
Влияние организмов на среду обитания именуют средообразующей деятельностью. Живые организмы не только испытывают влияние со стороны окружающей их среды, но сами интенсивно оказывают влияние на среду своего обитания. В итоге их жизнедеятельности на среду могут быть оказаны последующие воздействия:
- физико-хим: изменение свойств среды (газового состава воздуха и воды, структуры и параметров земли, даже климата местности);
- механическое: например, разрыхление грунта животными при прокладывании ходов, постройке нор; укрепление грунта корнями
деревьев; чистка естественных вод мелкими рачками, личинками и рыбами, которые имеют своеобразный тип кормленья, нарекаемый фильтрацией
Средообразующая функция состоит в изменении физико-химических характеристик среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условия, благоприятные для существования организмов. Можно сказать, что она является общим результатом жизнедеятельности всех живых организмов.
Средообразующие функции живого вещества сделали и поддерживают в равновесии баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность критерий существования организмов, в том числе человека. Вкупе с тем живое вещество способно восстанавливать условия обитания, нарушенные в итоге естественных катастроф либо антропогенного воздействия. В итоге средообразующей функции в географической оболочке произошли последующие наиглавнейшие действия: был преобразован газовый состав первичной атмосферы; поменялся химический состав вод первичного океана; образовалась толща осадочных пород в литосфере; на поверхности суши возник злачный почвенный покров (также злачны воды океана, рек и озер).
Средообразующие функции живого вещества создали и поддерживают баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность условий существования организмов, в том числе человека. Вместе с тем живое вещество способно восстанавливать условия обитания, нарушенные в результате природных катастроф или антропогенного воздействия. Эту способность живого вещества к восстановлению благоприятных условий существования выражает принцип Ле Шателье, заимствованный из области термодинамических равновесий. Он заключается в том, что изменение любых переменных в системе в ответ на внешние возмущения происходит в направлении компенсации производимых возмущений. В теории управления аналогичное явление носит название отрицательных обратных связей. Благодаря этим связям система возвращается в первоначальное состояние, если производимые возмущения не превышают пороговых значений. Например, на повышение содержания углекислого газа в атмосфере биосфера отвечает усилением фотосинтеза, который снижает концентрацию кислорода. Таким образом, устойчивость биосферы оказывается явлением не статическим, а динамическим.
Средообразующая роль живого вещества имеет химическое проявление и выражается в соответствующих биогеохимических функциях, которые свидетельствуют об участии живых организмов в химических процессах изменения вещественного состава биосферы. В результате средообразующей функции в географической оболочке произошли следующие важнейшие события: был преобразован газовый состав первичной атмосферы; изменился химический состав вод первичного океана; образовалась толща осадочных пород в литосфере; на поверхности суши возник плодородный почвенный покров (также плодородны воды океана, рек и озер) . Живое вещество выполняет следующие биогеохимические функции: газовые, концентрационные, окислительно-восстановительные, биохимические и биогеохимические, связанные с деятельностью человека.
Средообразующая деятельность – это термин, используемый для обозначения процесса, посредством которого конкретный организм изменяет свою среду обитания. Эти изменения могут быть либо физическим воздействием на окружающую среду, либо последствиями, которые возникают, когда организм покидает свою среду обитания. Примеры изменений включают в себя создание тени, строительство гнезд или нор. Эволюция через средообразующую деятельность может произойти в том случае, если изменения влияют на естественное давление отбора. Антропологи и биологи уже давно признали, что животные сильно изменяют свои местообитания, а люди в этом смысле доходят до крайностей. Сам термин был придуман в 1988 году Джоном Одлинг-Сми, биологом из Оксфорда, который пытался включить средообразующую деятельность организмов в эволюционный процесс.
При изменении своей окружающей среды, организмы влияют на давление отбора, действующее как на настоящее, так и на будущие поколения конкретного организма. Эти изменения создают целый ряд преимуществ для организма, хотя шансы на выживание могут не увеличиваться. Процесс можно назвать средообразующей деятельностью, если он удовлетворяет трем основным критериям. Во-первых, организм должен существенно изменить свою среду обитания. Во-вторых, модификации должны оказывать воздействие на давление отбора конкретного организма-реципиента. В-третьих, должен существовать эволюционный ответ, по крайней мере, у одного получателя, вызванный изменением окружающей среды.
Возможно этот процесс столь же важен для эволюции, как и естественный отбор. Предполагается, что, когда организм изменяет свою среду, эта модификация вызывает смещение характеров, которые необходимы для естественного отбора. Последствия средообразующей деятельности особенно заметны в ситуациях, когда изменения окружающей среды сохраняются в течение нескольких поколений. Эта ситуация называется экологическим наследованием, когда организмы не только наследуют гены от своих предков, но и измененную окружающую среду.
Средообразующая деятельность бобров
Бобров обычно называют инженерами экосистемы, и они поражают наше воображение своим строительством плотин, каналов и хаток. Бобры строят плотины на ручьях и реках, после чего они возводят свои убежища под названием хатки в искусственно созданном пруду. Они также создают каналы для перемещения строительных материалов, которые сложно транспортировать по суше. Пробелы между ветвями в своих строениях, бобры заполняют грязью и сорняками, пока плотина не наберет достаточно воды, чтобы окружить хатку. Бобровые плотины строятся как защита от хищников, таких как медведи, койоты и волки, а также для обеспечения легкого доступа к пище в зимнее время года. Бобры славятся своим трудолюбием, и работают даже ночью. Животные могут построить серию плотин по всей реке. В процессе строительства своих плотин они удаляют загрязняющие вещества и отложения в водоемах. Однако животные способствуют обезлесению и влияют на структуру корней, почвы и распределение воды.
Другие примеры средообразующей деятельности
Лимонные муравьи представляют собой еще один любопытный случай средообразующей деятельности организмов. Эти насекомые обустраивают свой дом в стволах амазонских деревьев Дуройя хирсута, которые наиболее распространены в Перу. Затем муравьи начинают убивать окружающие деревья, используя муравьиную кислоту, чтобы сохранить только деревья Дуройя. Муравьи являются единственными насекомыми, которые используют муравьиную кислоту в качестве гербицида. Они могут жить на больших полянах, называемых садами дьявола, чье биологическое разнообразие сильно ограничено по сравнению с окрестностями. Таким образом, деятельность муравьев изменяет экосистему леса.
Земляные черви являются еще одним хорошим примером средообразующей деятельности. Эти организмы обитают в почве, и когда они двигаются, то создают сеть туннелей. Такая деятельность смешивает и аэрирует почву, а также обеспечивает минерализацию питательных веществ и их последующее поглощение растительностью. Некоторые виды земляных червей перемещаются на поверхность земли для поиска пищи, так как органическое вещество там более питательно, и при этом они смешивают верхний слой с минеральной почвой. Эта смесь очень плодородна, и фермеры радуются присутствию червей на своих участках. Действия земляных червей также превращают большие куски органического вещества в богатый гумус. Они влияют на химический состав почвы, так как их отходы жизнедеятельности содержат следующие минералы: азот, калий и фосфаты. Изменения в химии почвы способствует повышению физической активности популяции организмов. Новая химическая структура почвы, вызванная действиями червей, также полезна для роста многих растений.
Воздействие на организмы
Организмы могут оказывать существенное влияние на окружающие их районы. Средообразующая деятельность может влиять на естественное давление отбора, которое в свою очередь воздействует на средообразующую деятельность. Одним из хороших примеров этого сценария является птица-кукушка. Эти птицы научились паразитировать на других птицах, откладывая яйца в гнезда других видов. Птица адаптировалась к этому, имея короткое время инкубации яиц. Необходимо, чтобы яйца быстро вылуплялись и птенец выталкивал яйца, принадлежащие другим видам, устраняя конкуренцию за внимание “родителей”. Далее птенец кукушки подражает звукам нескольких птенцов, чтобы “родители” возвращались с достаточным количеством пищи для целого выводка.
Средообразующая деятельность организмов может использоваться, чтобы помочь описать, как изменения, осуществляемые одной особью, могут влиять на эволюционный путь последующих поколений. Этот процесс также затрагивает те виды, которые непосредственно взаимодействуют с изменяющим среду обитания организмом. Исследования показали, что существа, находящиеся в измененной окружающей среде, могут переопределять внешние источники естественного отбора для создания других эволюционных путей. Эти пути могут привести к непредвиденным последствиям. Популяции, которые наследуют модифицированные среды обитания, могут либо продолжать развиваться, либо адаптироваться аналогично их предкам, не проявлять какой-либо заметной эволюционной реакции на естественный отбор в течение нескольких поколений или внезапно реагировать на новый измененный отбор.
Средообразующие функции живого вещества. Всю деятельность живых организмов в биосфере можно, с определенной долей условности, свести к нескольким основополагающим функциям, которые позволяют значительно дополнить представление об их преобразующей биосферно-геологической роли.
В. И. Вернадский выделял девять функций живого вещества: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановительную, концентрационную и другие. В настоящее время название этих функций несколько изменено, некоторые из них объединены. Мы приводим их в соответствии с классификацией А. В. Лапо (1987).
1. Энергетическая. Связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей ее по цепям питания, рассеиванием. Эта функция - одна из важнейших и будет подробнее рассмотрена в разделе IV.4 - энергетика экосистем.
Энергетическая функция живого вещества нашла отражение в двух биогеохимических принципах, сформулированных В.И.Вернадским. В соответствии с первым из них геохимическая биогенная энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению. Второй принцип гласит, что в процессе эволюции выживают те организмы, которые своей жизнью увеличивают геохимическую энергию.
2. Газовая - способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. В частности, включение углерода в процессы фотосинтеза, а затем в цепи питания обусловливало аккумуляцию его в биогенном веществе (органические остатки, известняки и т. п.) В результате этого шло постепенное уменьшение содержания углерода и его соединений, прежде всего двуокиси (СО2) в атмосфере с десятков процентов до современных 0,03%. Это же относится к накоплению в атмосфере кислорода, синтезу озона и другим процессам.
С газовой функцией в настоящее время связывают два переломных периода (точки) в развитии биосферы. Первая из них относится ко времени, когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 1% от современного уровня (первая точка Пастера). Это обусловило появление первых аэробных организмов (способных жить только в среде, содержащей кислород). С этого времени восстановительные процессы в биосфере стали дополняться окислительными. Это произошло примерно 1,2 млрд. лет назад. Второй переломный период в содержании кислорода связывают со временем, когда концентрация его достигла примерно 10% от современной (вторая точка Пастера). Это создало условия для синтеза озона и образования озонового экрана в верхних слоях атмосферы, что обусловило возможность освоения организмами суши (до этого функцию защиты организмов от губительных ультрафиолетовых лучей выполняла вода, под слоем которой возможна была жизнь).
3. Окислительно-восстановительная. Связана с интенсификацией под влиянием живого вещества процессов как окисления, благодаря обогащению среды кислородом, так и восстановления прежде всего в тех случаях, когда идет разложение органических веществ при дефиците кислорода. Восстановительные процессы обычно сопровождаются образованием и накоплением сероводорода, а также метана. Это, в частности, делает практически безжизненными глубинные слои болот, а также значительные придонные толщи воды (например, в Черном море). Данный процесс в связи с деятельностью человека прогрессирует.
4. Концентрационная - способность организмов концентрировать в своем теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей организмы средой на несколько порядков (по марганцу, например, в теле отдельных организмов - в миллионы раз). Результат концентрационной деятельности - залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторождения и т. п. Эту функцию живого вещества всесторонне изучает наука биоминералогия. Организмы-концентраторы используются для решения конкретных прикладных вопросов, например для обогащения руд интересующими человека химическими элементами или соединениями.
5. Деструктивная - разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и косных веществ. Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют низшие формы жизни - грибы, бактерии (деструкторы, редуценты).
6. Транспортная - перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Часто такой перенос осуществляется на колоссальные расстояния, например, при миграциях и кочевках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, например, в местах их скопления (птичьи базары и другие колониальные поселения).
7. Средообразующая. Эта функция является в значительной мере интегративной (результат совместного действия других функций). С ней в конечном счете связано преобразование физико-химических параметров среды. Эту функцию можно рассматривать в широком и более узком планах.
В широком понимании результатом данной функции является вся природная среда. Она создана живыми организмами, они же и поддерживают в относительно стабильном состоянии ее параметры практически во всех геосферах.
Локальная средообразующая деятельность живых организмов и особенно их сообществ проявляется также в трансформации ими метеорологических параметров среды. Это прежде всего относится к сообществам с большой массой органического вещества (биомассой). Например, в лесных сообществах микроклимат существенно отличается от открытых (полевых) пространств. Здесь меньше суточные и годовые колебания температур, выше влажность воздуха, ниже содержание углекислоты в атмосфере на уровне полога, насыщенного листьями (результат фотосинтеза), и повышенное ее количество в припочвенном слое (следствие интенсивно идущих процессов разложения органического вещества на почве и в верхних горизонтах почвы).
8. Наряду с концентрационной функцией живого вещества выделяется противоположная ей по результатам - рассеивающая. Она проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при разного рода перемещениях в пространстве, смене покровов. Железо гемоглобина крови рассеивается, например, кровососущими насекомыми и т. п.
Важна также информационная функция живого вещества, выражающаяся в том, что живые организмы и их сообщества накапливают определенную информацию, закрепляют ее в наследственных структурах и затем передают последующим поколениям. Это одно из проявлений адаптационных механизмов.
Читайте также: