Воздействие организмов на среду их обитания – средообразующая функция
Статья любезно предоставлена кафедрой экологии Ассоциации победителей олимпиад
Автор — Резанова Татьяна Андреевна
Текст статьи проверен коллективом кафедры
Не только среда обитания влияет на организмы, заставляя приспосабливаться, но и организмы в свою очередь влияют на среду своего обитания, изменяя и преобразуя ее. Средообразующая деятельность живых организмов является в первую очередь побочным результатом естественного процесса жизнедеятельности. Организмы растут, дышат, размножаются, выделяют тепло и экскременты, результаты жизнедеятельности накапливаются в окружающей среде и постепенно, с течением времени могут значительно ее изменить.
Жизнь появилась на плане около 4 млрд лет назад. Имеются убедительные доказательства, что в этот момент атмосфера не содержала свободного кислорода и была либо, восстановительной, либо нейтральной, а молодая земная кора и океан содержали много недоокисленных соединений. Вместе с тем, самые ранние следы жизни в древних породах (не менее 3,5 млрд лет) свидетельствуют о наличии фотосинтеза, который обеспечивали некоторые прокариоты. Выделяемый при этом кислород перехватывали находящиеся в тесном сожительстве с фотосинтезирующими бактериями аэробные гетеротрофные микроорганизмы, разлагающие созданное органическое вещество (то есть они выступающие редуцентами). Неполнота этих круговоротов приводила к попаданию части кислорода в окружающую среду, который долгое время не накапливался, а уходил на окисление соединений железа в литосфере и серы в океане, а неразложившиеся органические соединения попадали в донный осадок. Около 2 млрд лет назад кислород стал накапливаться после полного исчерпания восстановительных веществ в поверхностных оболочках планеты. Таким образом, накопление кислорода в атмосфере и океане стало предпосылкой расцвета эукариотических форм и в дальнейшем — появления многоклеточных и сложноустроенных организмов, создание озонового слоя и выход организмов на сушу. Анаэробные прокариоты оказались оттесненными в локальные местообитания с отсутствием кислорода, многие из них, возможно, вымерли. Накопление неразложенной органики (в основном выпадшего из круговорота органического углерода) сформировало материнские нефте- и газоносные породы, горючие сланцы, на суше – залежи каменного угля. Описанный процесс стал первым масштабным химическим влиянием жизни на окружающую среду, который продолжается на протяжении всей эволюции.
Существующий ныне состав атмосферы – результат жизнедеятельности живых организмов, как и поддержание его сравнительного постоянства. Так, основной источник углекислого газа для фотосинтеза современной растительности — его выделение в результате дыхания всех аэробных форм жизни. Его поступление из недр Земли в составе вулканических газов — лишь тысячные доли процента от общего количества, находящегося в биологическом круговороте. Главную массу СО2 поставляют почвы, где сосредоточена деятельность многочисленных групп бактерий, грибов, животных и корней растений. Углекислый газ — не только источник углерода для фотосинтеза, но и один из важнейших парниковых газов, определяющих тепловой режим приповерхностных слоев атмосферы. Все современные организмы, выделяющие СО2, таким образом участвуют в поддержании температурных условий жизни на планете. Другой важный парниковый газ — метан поступает в воздушную среду за счет деятельности анаэробных метаногенных бактерий в основном со дна болот и озер, богатых органическими осадками.
Важный способ средообразования – накопление мертвых органических остатков (мортмассы), которое происходит вследствие не полного соответствия процессов продукции и деструкции. Почва сформировалась в результате постоянного поступления мертвой органики на сушу, в основном от наземных растений. Однако в самом процессе почвообразования участвуют все группы живых организмов, происходит постепенная минерализация мертвого органического вещества и возврат биогенных элементов в форму, вновь доступную для усвоения растениями. Минерализацию сопровождает гумификация – часть разлагаемых соединений превращается в гумусовые вещества, способствующие долгому и надежному поддержанию почвенного плодородия.
Бактерии и одноклеточные водоросли влияют на окружающую среду через свой обмен веществ и размножение. У многоклеточных грибов и особенно растений к этим путям добавляются формы роста, позволяющие им своими телами занимать и структурировать пространство (паутина мицелия, деревья, кустарники и травы). Помимо непреднамеренного преобразования природы, животные, способные к активному перемещению и вообще большой двигательной активности, могут преобразовывать окружающую среду, создавая условия для переживания неблагоприятных периодов, защиты, размножения. Беззащитные перед прямыми солнечными лучами термиты создают грандиозные постройки, которые поддерживают постоянные условия температуры и влажности, а также часто определяют облик ландшафтов. Бобры способы изменить гидрорежим местности постройкой плотин. Виды с сильно выраженной средообразующей способностью называются эдификаторами. Для наземных экосистем нередко это доминирующие продуценты, то есть растения, такие как ковыль в степи, сосна в бору. Вид-эдификатор необязательно должен быть самым многочисленным в биоценозе, но он всегда выполняет значимую функцию. Среди животных обычно это основные потребители биомассы – крупные стадные копытные в луговых и луго-степных сообществах, сурки в байрачных степях. Удаление эдификаторов из биоценоза грозит разрушением всей экосистемы или ее значительным видоизменением. Виды, не оказывающие значительного воздействия на формирование среды и биоценоза, называются ассекторами.
Человек тоже преобразует среду своего обитания. В доисторические времена масштаб влияния человека не отличался от других крупных животных. Все изменилось с переходом к присваивающему хозяйству, с появлением земледелия и животноводства, начиная с распахивания земель. Сейчас человек живет в практически полностью преобразованной им среде – урбосистема, наиболее преобразованная система на данный момент, которая характеризуется огромным сосредоточением населения, высокой плотностью застройки, интенсивным дорожным трафиком, большой концентрацией промышленных производств, а также большой зависимостью от поступления энергии и веществ из вне. Люди, в отличии от других видов, не приспосабливаются к природным условиям в той степени, в которой это делают животные, а наоборот, приспосабливают ее к своим целям.
Технологическое влияние постепенно разрушает ту систему жизнеобеспечения, которую эволюция создала через средообразующую деятельность организмов. Деградирует почвенный покров планеты, нарушаются почвообразования, механизмы самоочищения водоемов, изменяется баланс газов в атмосфере, идет ускоренное вымирание видов, меняется состав сообществ. Учащаются природные катастрофы глобального масштаба. Человечество начинает влиять и на климат Земли. Все это результат стихийного развития цивилизации и роста народонаселения. Однако с повышением деградации многих природных экосистем, все отчетливее понимается, что время «покорения природы» так характерное для индустриальных обществ проходит, и главной стратегией всего человечества становится следование фундаментальным природным законам, выстраивание своей деятельности согласно общей системе жизнеобеспечения в биосфере, создаются предпосылки для рационального природопользования в глобальном масштабе.
Таким образом, средообразующая деятельность организмов – преобразование физико-химических параметров среды в результате жизнедеятельности организмов.
Литература:
Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. В 2-х томах.
Культиасов И.М. Экология растений. М.: Изд-во МГУ, 1982. 384 с.
Чернова Н.М., Лекции по общей экологии. Справочные материалы к курсу «Экология Москвы и устойчивое развитие». — М.. 2009