Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи

Содержание
  1. «Переоткрытие» биосферы и гипотеза «Гея»
  2. Экология: биологическая регуляция, сукцессия, мониторинг
  3. Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи
  4. 1.6 Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи
  5. Вопрос №19. Биологическая регуляция геохимической среды. Гипотеза Геи
  6. Гипотеза Геи
  7. В настоящее время, несмотря на нескончаемое развитие техники, экономики, межгосударственных отношений, условий комфорта для жизни человека, осталось большое количество тайн и загадок, ответ на которые полностью изменит мир, как внешний, так и внутренний. научное сообщество до сих пор не знает, как произошел человек, как развить потенциал мозга, что содержат в себе оставшиеся 95% данных об устройстве океана, почему на земле происходят катастрофы и возможно ли их избежать. одним из самых печальных моментов является отсутствие конкретных знаний, что представляет из себя планета, на которой мы живём – есть ли у неё разум и взаимосвязь с остальными её компонентами. по большей части, на руках мы имеем только множественные теории и гипотезы. некоторые из них кажутся и являются абсурдными и ложными, а какие-то действительно близки к правде по своей сути. сегодня мы рассмотрели одну из них – теорию геи, созданной в 1970х годах джеймсом лавкоком, утверждавшим, что наша планета есть живой суперорганизм, разумный и способный поддерживать свой гомеостаз. искренне надеюсь, что всё же человечество наберётся смелости раскрыть глаза на правду, которую некоторым трудно, а некоторым и невыгодно принять

«Переоткрытие» биосферы и гипотеза «Гея»

Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи

Шаг за шагом, усилиями сотен учёных возводила экология недостающие конструкции и осваивала необжитое пространство того здания, своды и контуры которого очертил в своих трудах Вернадский. Однако до понимания биосферы как глобальной экосистемы пока ещё не поднималась и она.

Идеи Вернадского, умершего в год окончания Второй мировой войны, остались во многом недооценены современниками, и даже его итоговый труд — своего рода научное завещание — «Химическое строение биосферы Земли и её окружения» был опубликован лишь 15 лет спустя после его смерти.

Потребовалось ещё не одно десятилетие, прежде чем взгляд на биосферу как на единую, целостную систему стал утверждаться в представлениях и умах учёных.

К началу 

К таковым в первую очередь надлежит отнести замечательного российского биолога Николая Тимофеева-Ресовского.

В предвоенное десятилетие, в период жизни и работы в Германии, он прославился исследованиями в области радиационной генетики и выполненной совместно со своим аспирантом, будущим нобелевским лауреатом М. Дельбрюком работой по определению размеров гена.

В последние свои годы Тимофеев-Ресовский сосредоточился на вопросах глобальной экологии и во многом предвосхитил понимание целого ряда только ещё вырисовывавшихся тогда проблем.

Так, выступая в 1968 году с докладом «Биосфера и человечество» на заседании отделения Географического общества Обнинска, где он поселился после освобождения из ГУЛАГа (в ту пору столичные и областные города были для него закрыты), он сравнил биосферу с гигантской живой фабрикой, преобразующей энергию и вещества на поверхности нашей планеты. Биосфера «формирует и равновесный состав атмосферы, и состав растворов в природных водах, а через атмосферу — энергетику нашей планеты. Она же влияет на климат».

Доклад этот в виде статьи напечатан в сборнике научных трудов Обнинского отделения Географического общества, но в силу специфики этого периферийного издания прочитан был лишь немногими, а по-настоящему оценить новаторские идеи учёного смогли, быть может, единицы.

И, как это нередко бывало с российскими первопроходцами, доклад и статья прошли почти незамеченными. Как, впрочем, не хотела замечать в те годы опального учёного и Академия наук СССР.

А ведь, по сути, Тимофеев-Ресовский, развивая идеи Вернадского, одним из первых высказал важную мысль о том, что управление биосферой осуществляется самой жизнью.

К сожалению, пребывание по ту сторону «железного занавеса» зачастую ставило российских учёных в весьма невыгодное положение, и высказанные Тимофеевым-Ресовским идеи фактически остались вне поля зрения мировой научной мысли. Зато необычайный интерес в широких научных кругах вызвала выдвинутая в 1970-х годах английским учёным Джеймсом Лавлоком биосферная концепция Гея (по имени эллинской богини Земли).

Инженер по образованию, Лавлок работал в НАСА, где занимался разработкой приборов по обнаружению жизни на других планетах (в связи с предстоящими полётами автоматических станций к Марсу и Венере).

А ещё раньше, в студенческие годы, он создал уникальный газовый спектрофотометр для измерения сверхмалых концентраций газов в атмосфере. Впоследствии именно с помощью этого прибора удалось обнаружить накопление хлорфторуглеродов, разрушающих озоновый слой Земли.

Вот эта профессиональная деятельность и навела автора на мысль, что наличие жизни на планете можно в принципе обнаружить по составу её атмосферы, как наиболее чувствительной к любым биогеохимическим изменениям среды.

Причём атмосфера «живых» планет, как предположил Лавлок, должна отличаться термодинамической неравновесностью, поддерживаемой благодаря активности жизни. В то время как у «неживых» планет состав атмосферы находится в равновесии с их средним химическим составом.

Образ Геи, по Лавлоку, возникает при мысленном взгляде на нашу планету из космоса, которая представляется как многоуровневая живая организация, как «суперорганизм», обладающий саморегуляторными «геофизиологическими» свойствами и поддерживающий параметры планетной среды на благоприятном для жизни уровне. При этом эволюция земной биоты настолько тесно связана с эволюцией её физического окружения, что вместе они образуют единую саморазвивающуюся систему, отчасти напоминающую по своим свойствам физиологию живого организма.

Особое внимание в своих построениях Лавлок уделяет бактериальному сообществу Земли. Бактерии на протяжении примерно двух миллиардов лет были единственной формой жизни на Земле и, как катализаторы биогеохимических циклов, сформировали биосферу. Они и сегодня остаются основой биогеохимической машины планеты.

Но если царившее когда-то древнее бактериальное сообщество прокариот, покрывавших поверхность Земли в виде тонкой плёнки, было в некотором роде монопольной биогеосферной силой, то в дальнейшем, в ходе эволюции, его автокаталитические единицы «перекочевали» в состав более сложных организмов.

Они образовали в ядерных клетках специализированные органеллы — митохондрии и хлоропласты. Управление «физиологическими» процессами Геи (процессами восстановления и окисления, соединения кислорода с углеродом и т.д.

) осуществляется как прямыми наследниками безъядерных одноклеточных, например бактериями почвы, так и их потомками в ядерных клетках — митохондриями (окислители) и хлоропластами (восстановители).

И этот каталитический гиперцикл, по терминологии нобелевского лауреата Манфреда Эйгена, как бы связывает мельчайшие живые организмы с планетарной макросистемой в плане поддержания климатических и биогеохимических параметров её среды.

Нетрудно заметить черты явного сходства Геи с современной трактовкой биосферы в русле идей Вернадского, о работах которого Лавлок узнал только в 1980-х годах (из-за отсутствия полноценных переводов «Биосферы» на английский язык, а также, по его собственному признанию, в силу «глухости» англоязычных авторов к другим языкам). Однако есть и отличия.

Во-первых, Гея, вообще говоря, не биосфера, а Земля в целом. Лавлок прибегает к образному сравнению Геи с поперечным срезом старого дерева, где живая часть (биосфера) — лишь тонкий слой камбия под корой, а основная по массе неживая древесина — продукт многолетней деятельности этого слоя.

Второе же — это нехарактерное для Вернадского скептическое отношение к возможности покорения человеком природы и подчинения её своим интересам.

Но можно ли вообще считать концепцию Геи, которую сам Лавлок предпочитает называть гипотезой, в подлинном смысле слова научной? И есть ли в ней помимо грандиозных по смелости идей и философской подкладки более строгая научная составляющая? Некоторые из «геофизиологических» гипотез Лавлока получили научно-экспериментальное подтверждение. Так, в 1981 году он высказал предположение, что глобальный климат стабилизируется путём саморегуляции цикла двуокиси углерода через биогенное усиление процесса выветривания горных пород. Результаты исследований Шварцмана и Фолька, опубликованные в 1989 году в журнале Nature, подтвердили, что микроорганизмы вместе с грибами и растениями, попадая на выветриваемую породу, способны в десятки и сотни раз ускорять процесс химического выветривания. Растворённая в дождевых и грунтовых водах двуокись углерода в форме бикарбонатных ионов выносится с речным стоком в Мировой океан. Там неорганический углерод используется зоо- и фитопланктоном для построения скелетов этих организмов, а после их отмирания выводится из оборота и накапливается в осадочных меловых отложениях. Свой вклад в этот процесс вносят и океанические водоросли, связывающие в ходе фотосинтеза атмосферную двуокись углерода.

Можно привести и другие примеры доказанных на сегодняшний день циклически замкнутых причинных цепочек, являющихся характерной чертой геофизиологии.

Хуже, однако, обстоит дело с центральным постулатом Лавлока, с его идеей Геи как глобально скореллированного суперорганизма, которая подверглась в своё время жёсткой критике со стороны многих известных эволюционистов.

Дело в том, что эволюция биосферы в рамках концепции Геи интерпретируется как её индивидуальное развитие (эпигенез) и совершенствование саморегуляторных свойств. Однако с точки зрения традиционной науки такие жёстко скоррелированные системы высочайшей сложности со временем неизбежно деградируют и распадаются.

Живые организмы также отличает высочайшая сложность организации. Но для поддержания этой сложности и упорядоченности в природе используется механизм конкурентного взаимодействия особей, в результате которого в потомстве воспроизводятся только те из них, которые сохранили эту внутреннюю упорядоченность.

Однако Гея существует в единственном числе и, следовательно, воспроизводиться она не может, как невозможен, по замечанию британского эколога Ричарда Докинза, естественный отбор наиболее приспособленной из планет.

А следовательно, не может идти речи и о сколько-нибудь длительном сохранении способности Геи к саморегулированию, если только не мыслить за ней упорядочивающей воли Творца. Или же (по ироническому замечанию канадского учёного Форда Дулитла) — комитета биологических видов, ежегодно собирающегося с целью договориться о климате и химическом составе планеты на следующий год.

Противопоставить что-либо этой критике Лавлок не сумел, что в итоге способствовало дискредитации идеи формирования благоприятной для жизни среды средствами самой жизни.

Виктор Данилов-Данильян, Игорь Рейф. Траектория экологической мысли. На пути к современному пониманию биосферы

Продолжение

Источник: http://noologia.ru/noologa/pereotkryitie-biosferyi-i-gipoteza-geya.html

Экология: биологическая регуляция, сукцессия, мониторинг

Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ИМПЕРАТОРА ПЕТРА I»

Кафедра информационного обеспечения

и моделирования агроэкономических систем

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по предмету: «Экология».

Вариант № 42.

Выполнил: студент БГП-1С

Воронеж

2015

Оглавление

Вопрос №19. Биологическая регуляция геохимической среды. Гипотеза Геи.

Вопрос 47. Кривые роста популяции.

Вопрос №64. Терминальная стадия сукцессии: климатические, эдафические климаксы. Антропогенный сублимакс.

Вопрос №92. Виды мониторинга и их характеристика.

Вопрос № 101. Основные принципы организации и проведения Государственной экологической экспертизы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Вопрос №19. Биологическая регуляция геохимической среды. Гипотеза Геи.

Отдельные организмы не только сами приспосабливаются к физической среде, но и своей совместной деятельностью в экосистемах приспосабливают геохимическую среду к своим биологическим потребностям. Таким образом, сообщества организмов, а также их среда обитания развиваются как единое целое.

Тот факт, что химия атмосферы и сильно забуференная физическая среда Земли резко отличаются от условий на любой другой планете Солнечной системы, привел к созданию гипотезы Геи, согласно которой организмы, особенно микроорганизмы вместе с физической средой, образуют сложную систему регуляции, поддерживающую на Земле условия, благоприятные для жизни (Lovelock, 1979).

Объяснения

Всем известно, что абиотическая среда («физические факторы») контролирует деятельность организмов, однако не все понимают, что организмы в свою очередь влияют на абиотическую среду и контролируют ее самыми разнообразными способами.

Организмы постоянно изменяют физическую и химическую природу инертных веществ, отдавая в среду новые соединения и источники энергии.

Так, состав морской воды и донных илов моря в значительной мере определяется активностью морских организмов, Растения, живущие на песчаной дюне, образуют на ней почву, совершенно отличную от исходного субстрата.

Яркий пример того, как организмы изменяют абиотическую среду, — коралловый атолл в южной части Тихого океана. Из простого сырья, предоставляемого морем, животные (кораллы) и растения строят целые острова. Организмы контролируют даже состав нашей атмосферы.

Это распространение биологического контроля на глобальный уровень стало основой гипотезы Геи (Гея — древнегреческая богиня Земли), созданной Джеймсом Лавлоком (James Lovelock).

Физик, изобретатель и инженер Джеймс Лавлок и микробиолог Линн Маргулис (Lynn Margulis) изложили гипотезу Геи в ряде статей п в недавно выпущенной книге (Lovelock, 1979; Lovelock, Margulis, 1973; Margulis, Lovelock, 1974, 1975; Lovelock. Epton, 1975).

Они пришли к выводу, что состав атмосферы Земли с ее уникально высоким содержанием кислорода и низким содержанием двуокиси углерода, а также умеренные температурные условия и условия кислотности на поверхности Земли нельзя объяснить, если не учитывать, что основную роль здесь сыграла буферная активность ранних форм жизни. Она продолжалась координированной активностью растений и микроорганизмов, сглаживающей колебания физических факторов, которые проявились бы в отсутствие хорошо организованных живых систем. Например, аммиак, выделяемый организмами, поддерживает в почвах и донных осадках рН, благоприятный для жизнедеятельности самых разнообразных организмов. Без этого продукта жизнедеятельности организмов значение рН в почве могло бы стать таким низким, что лишь очень немногие виды организмов оказались способными выжить в таких условиях.

Представление о том, что сначала в результате чисто случайного взаимодействия физических сил на Земле возникла атмосфера, благоприятная для поддержания жизни, а затем уже появилась и сама жизнь, приспосабливающаяся к этим условиям, неверно. Вероятнее всего, что именно организмы играли основную роль в развитии и регуляции геохимической среды, благоприятной для них.

Лавлок и Маргулис рассматривают сложную сеть микроорганизмов «коричневого пояса» как тонкую регулирующую систему, функционирующую по принципу хемостата и несколько напоминающую систему кондиционирования, которая поддерживает пригодные для жизни условия в небоскребе. Эта регулирующая система («Гея») делает Землю сложной, но единой кибернетической системой (см. разд.

6 этой главы). Все это весьма гипотетично. К удовлетворению многих скептиков пока не найдена реальная сеть системы контроля, хотя большинство признают сильное биологическое влияние на (атмосферу. Лавлок согласен, что «поиски Геи» могут быть долгики и трудными, поскольку в интегрированном механизме регуляции такого масштаба должны участвовать сотни разных процессов.

Человек, несомненно, интенсивнее, чем другие организмы, пытается изменять физические условия среды для удовлетворения своих непосредственных нужд, не замечая при этом, что рубит сук, на котором сидит.

Уничтожаются биотические компоненты, физиологически необходимые для нашего существования, нарушаются глобальные равновесия.

Поскольку человек относится и к гетеротрофным и к фаготрофным организмам, процветающим на вершине сложных пищевых цепей, он зависит от природной среды, несмотря на все совершенство развитой им техники.

Наши огромные города — всего лишь паразиты на биосфере, если рассматривать их, исходя из потребностей человека в ресурсах жиг — необеспечения, о которых мы уже говорили, т. е. потребности в воздухе, воде, горючем и пище. Чем крупнее и благоустроеннее становятся города, тем больше ресурсов им требуется от окружающей местности и тем больше опасность того, что они нанесут ущерб своему «хозяину» — природной среде.

Предложенная Лавлоком гипотеза Геи указывает на важность изучения и сохранения регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться по крайней мере к некоторому количеству не сосредоточенных в одной точке загрязнений, например загрязнений двуокисью углерода, «теплом», окислами азота и т. д. Соответственно, стремясь всеми средствами снизить уровень загрязнения, человек должен также сохранять целостность и крупномасштабность буферной системы жизнеобеспечения.

Вопрос 47. Кривые роста популяции.

Если рождаемость в популяции превышает смертность, то популяция будет расти, если, конечно, изменения в результате иммиграции и эмиграции незначительны. Чтобы понять закономерности роста популяций, полезно вначале рассмотреть модель, описывающую рост популяции бактерий после посева их на свежую культуральную среду.

В этой новой и благоприятной среде условия для роста популяции оптимальны и наблюдается экспоненциальный рост. Кривая такого роста- это экспоненциальная, или логарифмическая кривая.

Но, в конце концов достигается такая точка, когда по нескольким причинам, в том числе из-за уменьшения пищевых ресурсов и накопления токсичных отходов метаболизма экспоненциальный рост становится невозможным. Он начинает замедляться так, что кривая роста приобретает сигмоидную (S-образную) форму.

Такой тип роста называют зависимым от плотности, так как скорость роста зависит от плотности популяции, которая влияет на истощение пищевых ресурсов и накопление токсичных продуктов, а потому на рост. С увеличением плотности скорость роста популяции постепенно снижается до нуля, а кривая выходит на плато.

При нулевом росте популяция стабильна, т.е. размеры ее не меняются (напомним, что отдельные организмы при этом могут расти и размножаться; нулевая скорость роста популяции означает лишь то, что скорость размножения, если оно происходит, уравновешена смертностью).

Такая сигмоидная кривая роста получена для ряда одноклеточных и многоклеточных организмов, например для клеток водорослей в культуральной среде, для фитопланктона озер и океанов весной, для насекомых, таких, как мучные хрущаки или клещи, интродуцированные в новое местообитание с обильными запасами где нет хищников.

Кривая другого типа получается, когда рост продолжается вплоть до внезапного падения плотности популяции в результате исчерпания ресурсов среды. Эту кривую называют “J-образной” или кривой типа “бум и крах”. Такой рост не зависит от плотности, так как его регуляция не связана с плотностью популяции до самого момента катастрофы.

Крах может происходить с тем же причинам, например из-за истощения пищевых ресурсов, которое в случае сигмоидной кривой роста заблаговременно оказывало регулирующее влияние на рост. Миграция или расселение, так же как и внезапное снижение скорости размножения может способствовать уменьшению численности популяции.

Расселение может быть связано с определенной стадией жизненного цикла, например с образованием семян.

Рассматривая вопрос об оптимальных размерах популяции в данной среде, важно учитывать поддерживающую емкость, или “кормовую продуктивность”, этой среды. Чем выше поддерживающая емкость, тем больше максимальный размер популяции, который может существовать в данном местообитании неопределенно долгое время.

Дальнейшему росту популяции будет препятствовать один или несколько лимитирующих факторов. Это зависит от доступности ресурсов для данного вида. Как показано на рисунке, в случае J-образной кривой роста популяция внезапно выходит за пределы поддерживающей емкости среды.

Эту величину обозначают символом К, который можно использовать также для обозначения максимальных размеров стабильной популяции в данных условиях

Для обоих типов характерна экспоненциальная фаза в начале роста.

Сигмоидная и J-образная кривые – это две модели роста популяции.

При этом предполагается, что все организмы очень сходны между собой, имеют равную способность к размножению и равную вероятность погибнуть, так что скорость роста популяции в экспоненциальной фазе зависит только от ее численности и не ограничена условиями среды, которые остаются постоянными.

Но в отношении природных популяций эти предположения часто неверны. Например, скорость роста популяции в естественном местообитании будет зависеть от климатических изменений, от снабжения пищей и от того, ограничено ли размножение определенным

Вопрос №64. Терминальная стадия сукцессии: климатические, эдафические климаксы. Антропогенный сублимакс.

Одним из центральных вопросов при анализе сукцессий является вопрос о том, чем характеризуются заключительные стадии сукцессии, которые мы привыкли называть коренными сообществами, или в соответствии с зарубежной терминологией климаксовыми сообществами.

Единственное, что можно сказать с уверенностью о климаксовых геосистемах, это то, что они более устойчивы, способны длительное время существовать на одних участках.

Смены геосистем неизбежно приводят к устойчивому состоянию и объяснение этому весьма тривиально, а именно все, что неустойчиво довольно быстро сменяется другим. Как отмечает А.А.

Ляпунов (1970), цель живой природы, разумеется, условная, – это стремление к самосохранению; те части живой природы, которые этим свойством не обладают, оказываются неустойчивыми и быстро отмирают.

Существующие классификации сукцессий довольно сложны и разнообразны. Прежде всего, можно выделить первичные и вторичные сукцессии. Первичные сукцессии начинаются с оголенного субстрата, то есть по сути дела «с чистого листа», а вторичные связаны с нарушенной геосистемой, в которой сохранился хотя бы один, а чаще несколько блоков.

Кроме того, различают так называемые дигрессионные и демутационные сукцессии. Дигрессия (деградация) – процесс, обычно противоположный нормальной сукцессии развития, связанный с упрощением структуры геосистем и часто приводящий к их конвергенции; демутация – это восстановительная сукцессия, обычно (но не всегда) эквифинальная с нормальной сукцессией развития.

Для разных типов восстановительной сукцессии используют термины – постэксарационная – для залежной сукцессии и постпирогенная – для сукцессии, начинающейся на пожарищах. В каждой сукцессии можно выделить инициальные (начальные) и терминальные (конечные) стадии – это обычно климакс или антропогенный субклимакс.

Пионерным видам, заселяющим ландшафты на начальных стадиях сукцессий, обычно свойственно минимальное характерное время, в течение которого вид осваивает новую территорию.

КЛИМАКС КЛИМАТИЧЕСКИЙ

Конечная (финальная), относительно устойчивая фаза развития экосистемы, в наибольшей мересоответствующая климатические условиям данной местности.

Это теоретическое сообщество, к достижениюкоторого направлено все развитие сукцессии в данном районе; оно реализуется там, где физические условиясубстрата не столь экстремальны, чтобы изменять воздействие преобладающего климата.

В тех местах, гдерельеф местности, почва, водоемы, пожары и др. факторы препятствуют развитию, климатический климаксзаканчивается климаксом эдафическим.

КЛИМАКС ЭДАФИЧЕСКИЙ

Педоклимакс, конечная (финальная), относительно устойчивая фаза развития экосистемы, определяемая(контролируемая), кроме климата и эволюционных причин, почвенными условиями.

СУБКЛИМАКС АНТРОПОГЕННЫЙ

Дисклимакс стабильное сообщество (экосистема), не представляющее собой климатический или эдафический климакс для данной местности. Поддерживается человеком или домашними животными.

Вопрос №92. Виды мониторинга и их характеристика.

Базовый мониторинг выполняет слежение за общебиосферными, в основном природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных влияний.

Глобальный мониторинг осуществляет слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере Земли и ее экосфере, включая все их экологические компоненты (основные материально-энергетические составляющие экологических систем) и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях.

Региональный мониторинг производит слежение за процессами и явлениями в пределах какого-то региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы.

Импактный мониторинг – это мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и местах.

Мониторинг окружающей человека среды осуществляет слежение за состоянием окружающей человека природной среды и предупреждение создающихся критических ситуаций, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов (табл. 4).

Реализация мониторинга требует использования достаточно широко развитого математического обеспечения, включающего комплексы математических моделей изучаемых явлений.

Разработка модели конкретного явления или природной системы связана с выбором ее концептуальной структуры и наличия замкнутого пакета машинных программ.

Наиболее распространенным типом моделей являются наборы дифференциальных уравнений, отражающие биологические, геохимические и климатические процессы в изучаемой системе. При этом коэффициенты уравнений либо имеют конкретный смысл, либо определяются косвенным образом через аппроксимацию экспериментальных данных.

Моделирование реальной природной системы, в основе которой заложены экспериментальные данные, и проведение над ней многочисленных экспериментов позволяют получить количественные оценки взаимодействий различных компонентов сообществ как в природных системах, так и сформировавшихся в результате вторжения в природную среду хозяйственной деятельности человека.

Вопрос № 101. Основные принципы организации и проведения Государственной экологической экспертизы.

Адресатами данной статьи являются все лица, участвующие в эколого-экспертном процессе.

Разработчики материалов, которые впоследствии станут объектом экологической экспертизы, и заказчик государственной экологической экспертизы должны знать какие принципиальные требования будут предъявлены их материалам. Субъекты, проводящие экологическую экспертизу, в своей работе должны ими руководствоваться.

Сформулированные в Законе нормы-принципы экологической экспертизы являются стержнем всей системы права в данной сфере.

Они выражают сущность и социальное назначение экологической экспертизы, основу ее правового регулирования и осуществления.

Принципы должны соблюдаться всеми субъектами, участвующими в эколого-экспертном процессе, включая заказчика планируемой деятельности, проектные организации, эколого-экспертные органы и организации.

1. Принцип презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной и иной деятельности означает, что при оценке материалов, являющихся объектом экологической экспертизы, эксперты должны исходить из того, что реализация соответствующей деятельности может повлечь вредные воздействия на окружающую природную среду.

Исходя из этой презумпции, перед лицами, участвующими в процессе экологической экспертизы, стоит первоочередная задача выявить все потенциальные виды и масштабы таких воздействий.

Основываясь на полученных данных, они должны определить и оценить меры по охране окружающей среды от вредных воздействий и рациональному использованию природных ресурсов, нейтрализующие такие воздействия и адекватные требованиям действующего природоохранного законодательства.

2. Принцип обязательности проведения государственной экологической экспертизы до принятия решений о реализации объекта экологической экспертизы адресован заказчику планируемой деятельности и органам государственной экологической экспертизы.

Для заказчика данный принцип означает, что он не вправе принять решение о реализации планируемой деятельности и осуществлять такую деятельность, если она в соответствии со статьями 11 и 12 Федерального закона “Об экологической экспертизе” представляет собой объект государственной экологической экспертизы.

До принятия решения он обязан представить материалы на государственную экологическую экспертизу согласно п. 1 ст. 14 этого Закона.

Для специально уполномоченных государственных органов в области экологической экспертизы или их территориальных органов из этого принципа вытекает обязанность принять на экспертизу материалы, соблюдая при этом положения п. 1 ст. 14 Закона, организовать и провести государственную экологическую экспертизы.

3.

Хотя принцип комплексности оценки воздействия на окружающую природную среду хозяйственной и иной деятельности и его последствий распространяется на оба регулируемых настоящим законом вида экологической экспертизы, его в полной мере обязаны соблюсти, прежде всего, органы государственной экологической экспертизы. Требовать от общественной экологической экспертизы, проводимой инициативно, всесторонней оценки экспертируемых материалов не вправе.

Данный принцип устанавливает обязанность органов и комиссий государственной экологической экспертизы оценить полноту видов и масштабов воздействий на природную среду в процессе реализации объекта экспертизы.

С учетом того, что в законодательстве об охране окружающей среды отсутствует пока толкование требований экологической безопасности, принцип обязательности учета этих требований при проведении экологической экспертизы выглядит в известной степени абстрактно.

Как минимум, данный принцип предусматривает обязанность субъектов эколого-экспертного процесса обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей природной среды, устанавливаемых на уровнях, безопасных для здоровья человека, объектов животного и растительного мира, правовых экологических требований к размещению, проектированию, строительству, эксплуатации объектов, влияющих на состояние природной среды, и в конечном счете права каждого на благоприятную окружающую среду.

4. Принцип достоверности и полноты информации, представляемой на экологическую экспертизу, устанавливает, прежде всего, обязанность заказчика обеспечить представление на экологическую экспертизу достоверной и полной информации об объекте экспертизы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Абдурахманов Г.М., Криволуцкий Д.А. Биогеография. – М.: Академия, 2006

Георгиевский А.Б. Дарвинизм: Учебное пособие для студентов биологических и химических специальностей педагогических институтов. – М: Просвещение, 1985

Лобашев М.Е., Ватти К., Тихомирова М.М. Генетика с основами селекции. – М.: Просве-щение, 1970

Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975

Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). – М.: изд-во Рос-сия Молодая, 1994

Эттенборо Д. Живая природа. – М.: Мир книги, 2001

Источник: http://ifreestore.net/4916/

Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи

Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи

Определения

Отдельные организмы не только сами приспосабливаются к физической среде, но и своей совместной деятельностью в экосистемах приспосабливают геохимическую среду к своим биологическим потребностям.

Таким образом, сообщества организмов, а так же их среда обитания развиваются как единое целое. Тот факт, что химия атмосферы и сильно забуференная физическая среда Земли резко отличаются от условий на любой другой планете Солнечной системы, привел к созданию гипотезы Геи, согласно которой организмы, особенно микроорганизмы вместе с физической средой, образуют сложную систему регуляции, поддерживающую на Земле условия, благоприятные для жизни (Lovelock, 1979). Объяснения Всем известно, что абиотическая среда («физические факторы*) контролирует деятельность организмов, однако не все понимают, что организмы в свою очередь влияют на абиотическую среду и контролируют ее самыми разнообразными способами. Организмы постоянно изменяют физическую и химическую природу инертных веществ, отдавая в среду новые соединения и источники энергии. Так, состав морской воды и донных илов моря в значительной мере определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной дюне, образуют на ней почву, совершенно отличную от исходного субстрата. Яркий пример того, как организмы изменяют абиотическую среду, — коралловый атолл в южной части Тихого океана. Из простого сырья, предоставляемого морем, животные (кораллы) и растения строят целые острова. Организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. Это распространение биологического контроля на глобальный уровень стало основой гипотезы Геи (Гея — древнегреческая богиня Земли), созданной Джеймсом Лавлоком (James Lovelock). Физик, изобретатель и инженер Джеймс Лавлок и микробиолог Линн Маргулис (Lynn Margulis) изложили гипотезу Геи в ряде статей и в недавно выпущенной книге (Lovelock, 1979; Lovelock, Margulis, 1973; Margulis, Lovelock, 1974, 1975; Lovelock. Epton, 1975). Они пришли к выводу, что состав атмосферы Земли с ее уникально высоким содержанием кислорода и низким содержанием двуокиси углерода, а также умеренные температурные условия и условия кислотности на поверхности Земли нельзя объяснить, если не учитывать, что основную роль здесь сыграла буферная активность ранних форм жизни. Она продолжалась координированной активностью растений и микроорганизмов, сглаживающей колебания физических факторов, которые проявились бы в отсутствие хорошо организованных живых систем. Например, аммиак, выделяемый организмами, поддерживает в почвах и донных осадках pH, благоприятный для жизнедеятельности самых разнообразных организмов. Без этого продукта жизнедеятельности организмов значение pH в почве могло бы стать таким низким, что лишь очень немногие виды организмов оказались способными выжить в таких условиях. Таблица 2.1. Сравнение состава атмосферы и температурных условий на Марсе, Венере. Земле и гипотетической Земле без жизни. (По Lovelock, 4979.)

Марс />ВенераЗемля без жизниЗемля
газов в атмосфере, % Двуокись yi яерода9598980,03
Азот2,71,91,979
Кислород0,13СледыСлеты21
Температура поверхности, 0C—53477290 ±5013

В табл.

2.1 сравнивается состав атмосферы Земли с гипотетической атмосферой, которая имелась бы на безжизненной Земле, и с атмосферой Марса, где если и есть жизнь, то совершенно ясно, что она не контролирует физическую среду. Иными словами, представление о том, что сначала в результате чисто случайного взаимодействия физических сил на Земле возникла атмосфера, благоприятная для поддержания жизни, а затем уже появилась и сама жизнь, приспосабливающаяся к этим условиям, неверно. Вероятнее всего, что именно организмы играли основную роль в развитии и регуляции геохимической среды, благоприятной для них. Лавлок и Маргулис рассматривают сложную сеть микроорганизмов «коричневого пояса» как тонкую регулирующую систему, функционирующую по принципу хемостата и несколько напоминающую систему кондиционирования, которая поддерживает пригодные для жизни условия в небоскребе. Эта регулирующая система («Гея») делает Землю сложной, но единой кибернетической системой (см. разд. 6 этой главы). Все это весьма гипотетично. К удовлетворению многих скептиков пока не найдена реальная сеть системы контроля, хотя большинство признают сильное биологическое влияние на ;атмосферу. Лавлок согласен, что «поиски Геи» могут быть долгики и трудными, поскольку в интегрированном механизме регуляции такого масштаба должны участвовать сотни разных процессов. Человек, несомненно, интенсивнее, чем другие организмы, пытается изменять физические условия среды для удовлетворения своих непосредственных нужд, не замечая при этом, что рубит сук, на котором сидит. Уничтожаются биотические компоненты, физиологически необходимые для нашего существования, нарушаются глобальные равновесия. Поскольку человек относится и к гетеротрофным и к фаготрофным организмам, процветающим на вершине сложных пищевых цепей, он зависит от природной среды, несмотря на все совершенство развитой им техники. Наши огромные города — всего лишь паразиты на биосфере, если рассматривать их, исходя из потребностей человека в ресурсах жизнеобеспечения, о которых мы уже говорили, т. е. потребности в воздухе, воде, горючем и пище. Чем крупнее и благоустроеннее становятся города, тем больше ресурсов им требуется от окружающей местности и тем больше опасность того, что они нанесут ущерб своему «хозяину» — природной среде. Предложенная Лавлоком гипотеза Геи указывает на важность изучения Ii сохранения регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться по крайней мере к некоторому количеству не сосредоточенных в одной точке загрязнений, например загрязнений двуокисью углерода, «теплом», окислами азота и т. д. Соответственно, стремясь всеми средствами снизить уровень загрязнения, человек должен также сохранять целостность и крупномасштабность буферной системы жизнеобеспечения. Примеры Одна из классических работ, которые должны считаться обязательными в списке рекомендуемой литературы для каждого, кто изучает экологию, — это опубликованная в 1958 г. обзорно-теоретическая работа «Биологический контроль химических факторов среды» Альфреда Редфилда. Редфилд собрал данные, свидетельствующие о том, что кислород воздуха и нитраты, содержащиеся в морской воде, образованы в результате жизнедеятельности организмов и в значительной степени контролируются ею и, кроме того, что количество этих жизненно важных веществ в море определяется биологическим круговоротом фосфора. По своей слаженности и безукоризненной организации эту систему можно сравнить с превосходными часами, но в отличие от часов «заводной механизм» моря не сконструирован инженерами и действие его нам малопонятно. В небольшой книге Лавлока (Lovelock, 1979), на которую мы уже ссылались, делается попытка экстраполировать гипотезу Редфилда на глобальный уровень; эту книгу и книгу Дженча «Самоорганизующаяся Вселенная» '(Jantsch, 1980) также рекомендуется прочитать. Меднорудные разработки в Копперхилле (шт. Теннесси) служат впечатляющим примером последствий катастрофического снижения численности организмов, приведшего к нарушению структуры системы и в результате к крайней чувствительности на воздействие физических факторов. В окрестностях этих разработок дым медеплавильных печей на обширной площади погубил всю растительность. При способе выплавки меди, известном как «обжигание», поджигают огромные кучи руды, сырых дров и кокса. Эти кучи затем долго тлеют, испуская кислый дым. Впоследствии оголенная почва подверглась эрозии, и возникла пустыня внушительных размеров, несколько напоминающая марсианский ландшафт (рис. 2.5). Кроме того, на большой территории Рис. 2.5. А. Вид района разработок медной руды в Копперхилле (шт. Теннесси) лает представление о том, как выглядела бы Земля, лишенная жизни. Эту территорию когда-то покрывали роскошные леса; затем вся растительность была уничтожена дымом медеплавильных печей. Хотя при современных методах обработки руды дым не образуется, растительность до сих нор не восстановилась. Б. Некогда плодородные почвы (шт. Миссисипи), уничтоженные эрозией почвы. Результат неправильного использования земель — заброшенные дома, разоренные люди. (Оба снимка предоставлены Службой леса США.) в округе был сведен лес, который использовали в качестве дров для обжига. Хотя усовершенствованные методы плавки сократили образование дыма, на сильно эродированных площадях растительность так и не смогла восстановиться, а окружающие ее территории восстанавливаются очень медленно. Попытки искусственного облесения с применением больших доз минеральных удобрений или осадков сточных вод оказались более удачными. Сеянцам сосны, инокулированным симбиотическими микоризными грибами, помогающими дереву извлекать элементы питания из обедненных почв (см. рис. 7.10), удается выжить самостоятельно при использовании больших доз удобрений. По крайней мере такие эксперименты показывают, что локально поврежденные экосистемы могут быть восстановлены, но лишь с большими трудовыми и финансовыми затратами. В порядке общего образования каждому следовало бы посетить Кёйшерхилл, или какую-либо другую местность, пострадавшую от сильной эрозии, или открытые горные разработки и задаться вопросом: сколько будет стоить нам, налогоплательщикам, восстановление таких земель и какая часть нанесенного ущерба была бессмысленной и могла бы быть предотвращена? Копперхилл преподносит нам важные экономические и политические уроки. Если одна отрасль промышленности использует все ресурсы жизнеобеспечения обширной местности и, как в случае Копперхилла, уничтожает часть этой местности, то дальнейшее экономическое развитие становится здесь невозможным. Сюда не может пробиться никакая другая промышленность, никакой другой бизнес, не связанный непосредственно с уже существующей здесь отраслью индустрии, поскольку окружающая среда, способная поддержать что-либо другое, .здесь уже уничтожена— Население такого района страдает от загрязненной среды и, если можно так сказать, синдрома «одной индустрии», для которого характерны политическое доминирование хозяев этой индустрии и культурный застой. Кроме того, доход от добывающей промышленности такого типа не остается или почти не остается в этой области; капитал вывозится в другие районы, где еще возможно экономическое развитие. Историки Дж. Кобб и Т. Дайер (Cobb, Dyer, 1979) описали политическую борьбу между штатами Джорджия и Теннесси вокруг попыток сдержать загрязнение Копперхилла. Борьба продолжалась почти три четверти века. Джорджия, которая получала от Копперхилла одни неприятности, давно начала требовать проведения мер по охране окружающей среды и здоровья людей, а штат Теннесси, куда стекала большая часть прибылей, постоянно сопротивлялся любым попыткам изменить существующее положение. Лишь после многолетних судебных сражений, закончившихся решением Верховного Суда США, медной компании пришлось начать модернизацию своих методов, чтобы уменьшить интенсивность «кислых дождей», Разумеется, сегодня ограничительные меры по отношению к такому «точечному источнику» загрязнения были бы приняты быстрее; но и сейчас не такие концентрированные, но распространяющиеся из крупных промышленных районов на обширную территорию «кислые дожди» создают критическое положение в Северной Европе, на востоке США и Канады и в других местах земного шара. Продолжается и политическая борьба между защитой окружающей среды и близорукой погоней за прибылями, но борьба эта ведется уже на региональном и глобальном уровнях, а не только на локальном. Острота этих конфликтов, несомненно, будет возрастать, пока большая часть человечества не осознает не только опасность выхода загрязнения среды из-под контроля, но и то* что корректирующую или превентивную технологию можно применить до того, как загрязнения превзойдут допустимый уровень. Г. Хардин (Hardin, 1968) метко назвал такое положение «трагедией общих ресурсов». К общим ресурсам Хардин относит, например, воздух, море, государственные земли, т. е. ресурсы, которыми может пользоваться каждый. Если только общество не договорится о каких-то ограничениях, почти неизбежны перерасход и затем уничтожение этих ресурсов. В 1977 г. под редакцией Хардина и Бодена вышла книга, озаглавленная «Управление общими ресурсами» (Hardin, Boden, «Managing the Commons», 1977), в которой различные авторы предлагают способы избежать «трагедию общих ресурсов».

Методы и перспективы восстановления поврежденных экосистем обсуждались в последние годы на симпозиумах (Cairns et al., 1977; Holdgate, Woodman, 1978; Cairns, 1980).

«Текущий ремонт» биосферы, по-видимому, займет важное место в мировой экономике, способствуя преодолению ее кризиса.

Во всяком случае, на восстановление и качество биосферы придется обращать больше внимания, поскольку большинство из нас не смогут найти убежище в космических колониях, которые пока нереальны (см. с. 88). 

Источник: Одум Ю.. Экология: В 2-х т. Т. I. 1986

Источник: https://bookucheba.com/uchebniki-ekologii_1295/biologicheskaya-regulyatsiya-geohimicheskoy-47583.html

1.6 Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи

Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи

30

-роста биомассы водорослей пропорционально количеству сброшенного со сточными водами фосфора. Это приводит к снижению качества воды и снижению ее питьевого и технологического ресурса;

-ухудшения вкуса и запаха воды (органолептических показателей), изменяя условия обитания живых организмов и их размножения;

-образования плавающих масс водорослей, которые создают проблему судоходству, снижая транспортный ресурс.

Взаимоотношения живых существ и физикохимической среды не ограничиваются простым приспособлением организмов к внешним условиям. В процессе жизнедеятельности они сами сильно влияют на разнообразие параметров среды обитания.

Влокальном масштабе их влияние часто проявляется в контролировании структуры и состава субстрата за счет логарифмического показателя водорода pH и метаболитов

вводе, формирование гумуса почв и изменения микроклимата в биогеоценозе.

Вглобальном же масштабе организмы контролируют геохимическую среду на планете и ее температурный режим.

Важнейшим условием этого контроля являются так называемые буферные свойства биосферы, т.е. ее способность активно и адекватно реагировать на внешние воздействия, смягчая их влияние и поддерживая геохимический гомеостаз – постоянство.

Например, увеличение содержания углекислого газа в результате сжигания органического топлива вызывает

31

интенсификацию фотосинтеза, что способствует связыванию избыточной углекислоты.

Выделяемые живыми организмами аммиак и соли его уменьшают кислотность почвы, без чего показатель pH мог бы стать таким низким (высокая кислотность), что большинство организмов не смогли бы жить в таких условиях.

Лесные экосистемы в районах с интенсивным увлажнением удаляют излишки воды за счет интенсивной транспирации – испарения. В более сухих районах способствуют сохранению грунтовой влаги, что оказывает существенное влияние не только на микроклимат, но и на региональные, а в ряде случаев – и на глобальные климатические процессы.

Представление о глобальном контроле живыми организмами геохимических и климатических процессов на планете было сформулировано Джеймсом Лавлоком и Линн Маргулис в 1975 г. и ряде последующих работ.

Большую роль в развитии представлений о глобальных экологических регулирующих механизмах внес наш соотечественник М. И. Будыко. Интересную попытку глобальных обобщений сделал Н. Ф. Реймерс (1992 и 1994

гг.).

Организмы сыграли важную роль в возникновении современных условий на Земле.

По мере изменения среды протекала и эволюция, точнее это можно назвать коэволюцией органического мира и планетарной геохимической системы.

Для проверки этого положения Джеймс Лавлок теоретически промоделировал условия, которые существовали бы на нашей планете в отсутствие на ней жизни, и сравнил их с реальными условиями на планетах подобного типа в Солнечной системе (табл. 1.1). Сравнительный анализ физико-химических условий на

32

планетах солнечной системы показывает, что подавляющее большинство современных форм жизни на такой планете, как Земля, не смогли бы существовать. Данные таблицы наглядно показывают роль жизни на современной Земле.

Таблица 1.1 Сравнение физико-химических условий на планетах

земной группы Солнечной системы

МарсВенераЗемля
БезПри наличии
газов вжизнижизни
атмосфере, %:9599990,02
1,979
CO2271,9Следы21
NO20,13Следы
O2
Температура– 5347729013
поверхности, °С
(± 50)(осредненное
значение)

Важнейшую роль в работе такой биосферной геостатической системы играют организмы (в первую очередь микроорганизмы) литосферы и планктон Мирового океана.

Функционирование этой системы основано на кибернетическом принципе обратной связи (законе поведения).

Все это заставляет смотреть на биосферу как на чрезвычайно сложную кибернетическую систему, стабильность которой зависит от буферной емкости ее

поддерживающих подсистем.

Учеными Лавлоком и Моргулис была предложена гипотеза, которую они назвали гипотезой Геи –

33

древнегреческой богини Земли. Суть этой гипотезы в том, что, изменяя физические условия среды для удовлетворения своих потребностей, человек чаще всего разрушает механизмы поддержания гомеостаза (стабильности) системы, что приводит к катастрофическим последствиям.

Становится очевидным, что уничтожение биотических компонентов ЭС зачастую приводит к необратимым изменениям, которые делают среду непригодной для жизни большинства организмов, по крайней мере, связанных с человеком, независимо от способа уничтожения биоты.

Так, в результате перевыпаса сельскохозяйственных животных площадь пустынь ежегодно возрастает на тысячи квадратных километров (например, юг пустыни Сахары, Калмыкия). Это же происходит и за счет «химической атаки», в результате которой уничтожается растительность кислыми дождями, образующимися:

−из-за загрязнения атмосферы транспортными средствами и промышленными выбросами,

−в результате непродуманной ирригации, уже превратившей в солнечную безжизненную пустыню много среднеазиатских земель.

Многочисленные примеры антропогенного воздействия на природу подтверждают значительное снижение буферной способности биосферы регулировать концентрацию в атмосфере кислорода и углекислого газа,

втом числе и в результате:

−хищнической вырубки влажных тропических лесов– легких нашей планеты,

−загрязнения Мирового океана, особенно нефтью и ее продуктами;

Источник: https://studfile.net/preview/2115346/page:6/

Вопрос №19. Биологическая регуляция геохимической среды. Гипотеза Геи

Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ИМПЕРАТОРА ПЕТРА I»

Кафедра информационного обеспечения

И моделирования агроэкономических систем

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по предмету: «Экология».

Вариант № 42.

Выполнил: студент БГП-1С

Столповский А.С.

Воронеж

2015

Оглавление

Вопрос №19. Биологическая регуляция геохимической среды. Гипотеза Геи. 2

Вопрос 47. Кривые роста популяции. 2

Вопрос №64. Терминальная стадия сукцессии: климатические, эдафические климаксы. Антропогенный сублимакс. 2

Вопрос №92. Виды мониторинга и их характеристика. 2

Вопрос № 101. Основные принципы организации и проведения Государственной экологической экспертизы. 2

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ… 2

Вопрос №19. Биологическая регуляция геохимической среды. Гипотеза Геи.

Отдельные организмы не только сами приспосабливаются к физической среде, но и своей совместной деятельностью в экосистемах приспосабливают геохимическую среду к своим биологическим потребностям. Таким образом, сообщества организмов, а также их среда обитания развиваются как единое целое.

Тот факт, что химия атмосферы и сильно забуференная физическая среда Земли резко отличаются от условий на любой другой планете Солнечной системы, привел к созданию гипотезы Геи, согласно которой организмы, особенно микроорганизмы вместе с физической средой, образуют сложную систему регуляции, поддерживающую на Земле условия, благоприятные для жизни (Lovelock, 1979).

Объяснения

Всем известно, что абиотическая среда («физические факторы») контролирует деятельность организмов, однако не все понимают, что организмы в свою очередь влияют на абиотическую среду и контролируют ее самыми разнообразными способами.

Организмы постоянно изменяют физическую и химическую природу инертных веществ, отдавая в среду новые соединения и источники энергии.

Так, состав морской воды и донных илов моря в значительной мере определяется активностью морских организмов, Растения, живущие на песчаной дюне, образуют на ней почву, совершенно отличную от исходного субстрата.

Яркий пример того, как организмы изменяют абиотическую среду, — коралловый атолл в южной части Тихого океана. Из простого сырья, предоставляемого морем, животные (кораллы) и растения строят целые острова. Организмы контролируют даже состав нашей атмосферы.

Это распространение биологического контроля на глобальный уровень стало основой гипотезы Геи (Гея — древнегреческая богиня Земли), созданной Джеймсом Лавлоком (James Lovelock).

Физик, изобретатель и инженер Джеймс Лавлок и микробиолог Линн Маргулис (Lynn Margulis) изложили гипотезу Геи в ряде статей п в недавно выпущенной книге (Lovelock, 1979; Lovelock, Margulis, 1973; Margulis, Lovelock, 1974, 1975; Lovelock. Epton, 1975).

Они пришли к выводу, что состав атмосферы Земли с ее уникально высоким содержанием кислорода и низким содержанием двуокиси углерода, а также умеренные температурные условия и условия кислотности на поверхности Земли нельзя объяснить, если не учитывать, что основную роль здесь сыграла буферная активность ранних форм жизни. Она продолжалась координированной активностью растений и микроорганизмов, сглаживающей колебания физических факторов, которые проявились бы в отсутствие хорошо организованных живых систем. Например, аммиак, выделяемый организмами, поддерживает в почвах и донных осадках рН, благоприятный для жизнедеятельности самых разнообразных организмов. Без этого продукта жизнедеятельности организмов значение рН в почве могло бы стать таким низким, что лишь очень немногие виды организмов оказались способными выжить в таких условиях.

Представление о том, что сначала в результате чисто случайного взаимодействия физических сил на Земле возникла атмосфера, благоприятная для поддержания жизни, а затем уже появилась и сама жизнь, приспосабливающаяся к этим условиям, неверно. Вероятнее всего, что именно организмы играли основную роль в развитии и регуляции геохимической среды, благоприятной для них.

Лавлок и Маргулис рассматривают сложную сеть микроорганизмов «коричневого пояса» как тонкую регулирующую систему, функционирующую по принципу хемостата и несколько напоминающую систему кондиционирования, которая поддерживает пригодные для жизни условия в небоскребе. Эта регулирующая система («Гея») делает Землю сложной, но единой кибернетической системой (см. разд.

6 этой главы). Все это весьма гипотетично. К удовлетворению многих скептиков пока не найдена реальная сеть системы контроля, хотя большинство признают сильное биологическое влияние на (атмосферу. Лавлок согласен, что «поиски Геи» могут быть долгики и трудными, поскольку в интегрированном механизме регуляции такого масштаба должны участвовать сотни разных процессов.

Человек, несомненно, интенсивнее, чем другие организмы, пытается изменять физические условия среды для удовлетворения своих непосредственных нужд, не замечая при этом, что рубит сук, на котором сидит.

Уничтожаются биотические компоненты, физиологически необходимые для нашего существования, нарушаются глобальные равновесия.

Поскольку человек относится и к гетеротрофным и к фаготрофным организмам, процветающим на вершине сложных пищевых цепей, он зависит от природной среды, несмотря на все совершенство развитой им техники.

Наши огромные города — всего лишь паразиты на биосфере, если рассматривать их, исходя из потребностей человека в ресурсах жиг — необеспечения, о которых мы уже говорили, т. е. потребности в воздухе, воде, горючем и пище. Чем крупнее и благоустроеннее становятся города, тем больше ресурсов им требуется от окружающей местности и тем больше опасность того, что они нанесут ущерб своему «хозяину» — природной среде.

Предложенная Лавлоком гипотеза Геи указывает на важность изучения и сохранения регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться по крайней мере к некоторому количеству не сосредоточенных в одной точке загрязнений, например загрязнений двуокисью углерода, «теплом», окислами азота и т. д. Соответственно, стремясь всеми средствами снизить уровень загрязнения, человек должен также сохранять целостность и крупномасштабность буферной системы жизнеобеспечения.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/17_56680_vopros--biologicheskaya-regulyatsiya-geohimicheskoy-sredi-gipoteza-gei.html

Гипотеза Геи

Биологическая регуляция геохимической среды: гипотеза Геи

Так, возьмем, к примеру, воздух, которым мы дышим. Кислород является необходимым элементом практически для всех живых организмов, от бактерий и рыб, до людей.

Этот газ тысячелетиями отвечал за сохранность 21 процента состава земной атмосферы с помощью определенных живых организмов (растений), которые постоянно высвобождают его.

Кислород, будучи в высокой степени реактивным элементом, обладает способностью соединяться с другими газами и неорганическими веществами земной атмосферы и земной коры, полностью исчезая в своей высвобожденной форме.

Несмотря на нестабильность этой ситуации, атмосфера Земли с относительным постоянством осуществляет свою функцию защиты жизни. Таково было одно из наблюдений, описанных химиком Джеймсом Лавлоком, выступившим на научной конференции в Принстоне в 1969 году.

«Весь облик Земли, климат, состав горных пород, воздуха и океанских вод есть не только результат геологических процессов, но и является следствием присутствия жизни.

Благодаря непрекращающейся активности живых организмов, условия на планете поддерживаются в благоприятном для жизни состоянии на протяжении последних 3,6 миллиардов лет.

Любые виды, которые неблагоприятным образом влияют на окружающую среду, делают ее менее пригодной для потомства, будут, в конце концов, изгнаны так же, как более слабые, эволюционно неприспособленные виды», писал Лавлок.

В настоящее время, несмотря на нескончаемое развитие техники, экономики, межгосударственных отношений, условий комфорта для жизни человека, осталось большое количество тайн и загадок, ответ на которые полностью изменит мир, как внешний, так и внутренний. научное сообщество до сих пор не знает, как произошел человек, как развить потенциал мозга, что содержат в себе оставшиеся 95% данных об устройстве океана, почему на земле происходят катастрофы и возможно ли их избежать. одним из самых печальных моментов является отсутствие конкретных знаний, что представляет из себя планета, на которой мы живём – есть ли у неё разум и взаимосвязь с остальными её компонентами. по большей части, на руках мы имеем только множественные теории и гипотезы. некоторые из них кажутся и являются абсурдными и ложными, а какие-то действительно близки к правде по своей сути. сегодня мы рассмотрели одну из них – теорию геи, созданной в 1970х годах джеймсом лавкоком, утверждавшим, что наша планета есть живой суперорганизм, разумный и способный поддерживать свой гомеостаз. искренне надеюсь, что всё же человечество наберётся смелости раскрыть глаза на правду, которую некоторым трудно, а некоторым и невыгодно принять

Источник: https://student.zoomru.ru/kse/gipoteza-gei/286241.3390003.s1.html

Book for ucheba
Добавить комментарий