1. Биота и биосфера
1.1. Понятие биоты и биосферы
Миллиарды лет Солнце дарит Земле свою энергию. С появлением на Земле жизни часть
солнечной энергии стала использоваться живыми организмами на строительство
своего тела и на преобразование окружающей среды. Те живые организмы, которые
около 3 млрд. лет назад начали использовать для жизни энергию химических
реакций и Солнца, настолько преобразовали нашу планету, что трудно найти место,
где бы не ощущалось влияние живых существ. Оно распространяется и на атмосферу
– её газовый состав, концентрация кислорода и углекислого газа, наличие
аэропланктона (бактерий, спор растений и грибов, мелких беспозвоночных)
определяется всеми растениями и животными планеты (биотой
). Отложения известняков и гранитов, сланцев и каменного угля – это следы
деятельности живых организмов за многие миллионы лет. Около 10 км
вверх и примерно столько же вниз – вот вам и вертикальные пределы
деятельности животных и растений на Земле. А вместе всё это даёт
представление о биосфере. Наряду с гидросферой, атмосферой и литосферой
она образует оболочку нашей планеты, определяемую как сферу обитания и
жизнедеятельности живых организмов.
1.2. Концепция В. И. Вернадского
Известный российский учёный В. И. Вернадский (1863–1945) ввёл понятие
биосферы и показал, что незаметные обитатели Земли, чья масса никогда не
превышала долей процентов от веса почвы, воды и воздуха, составляющих
географическую оболочку, играют ведущую роль в её геологической эволюции,
способны изменять химическую и физическую среды на земной поверхности и в
водной толще океана. Как всё это происходит? Ответ можно найти в кусочках
известняка. Известняки сплошь сложены отмершими раковинами древних моллюсков,
водорослей и телами других морских организмов – губок, кораллов и др. Многие
океанские острова и атоллы целиком сформированы этими отложениями. Но ещё
более наглядно с биосферной деятельностью живых организмов можно
ознакомиться, если проследить за распространением органических полезных
ископаемых – угля, нефти, торфа и пр.
Преобразование среды растениями и животными продолжается и в наши дни. В
океане формируются коралловые рифы, на северных болотах, поросших мхом-
сфагнумом, ежегодно откладывается до 1 мм торфа, на безжизненных скалах
поселяются водоросли и лишайники, которые разрушают горные породы и
способствуют почвообразованию, от растущих в разных природных зонах лесов и
из верхних слоёв морских вод поступает в атмосферу кислород, и т.д. Живое
изменяет среду в своих интересах.
2. Разнообразие биологических видов
2.1. Количество видов растений и животных на Земле
Вначале дадим объяснения понятиям растение и животное. Растение – организм,
обычно развивающийся в неподвижном состоянии и питающийся неорганическими и
органическими веществами почвы и воздуха. Животное – живое существо,
обладающее способностью двигаться и чувствовать (в отличие от представителей
другого отдела органического мира - растений).
Каждый вид или группа видов растений и животных когда-то возникли на Земле и
переживали периоды взлёта, расцвета и вымирания (а некоторые виды, возникнув
однажды, так и не достигли своего расцвета и вымерли, лишив специалистов-
биологов возможности сделать новые открытия). А открытия в систематике –
науке, которая занимается описанием и систематизацией живых организмов,
происходят постоянно. Ежегодно ботаники и зоологи описывают сотни и даже
тысячи новых видов растений, насекомых, грибов и др. Интересно, что
практически каждый улов в глубоководных тралах научно-исследовательских судов
приносит специалистам по морской фауне (червям, членистоногим, иглокожим,
моллюскам и др.) новые виды, а то и роды и семейства. Аналогичным образом
сборы растений в труднодоступных районах Арктики или высокогорий, в глубине
массивов тропических лесов дают работу ботаникам-систематикам на многие годы.
Сложнее с крупными млекопитающими и птицами. Здесь открытия бывают реже. Но
периодически в научной литературе можно встретить сенсационные сообщения.
Чаще всего они приходят из южноамериканских и африканских влажных лесов. А
вот одна из последних сенсаций – находка в 1993 г. сравнительно крупной
антилопы во Вьетнаме – сопоставима разве что с открытием окапи в Африке.
Трудно подсчитать, сколько всего видов растений и животных появилось на
Земле: многие из них, как метеор на предрассветном небе, лишь промелькнули в
истории Земли и исчезли. Но своё дело они сделали: передали потомкам свои
генетические качества. А одновременно с нами на Земле живёт, по-видимому,
несколько миллионов видов живых организмов. Не поддаётся исчислению
разнообразие бактерий и грибов, трудно определить реальное число видов
насекомых, но попытки полнее отразить сведения об отдельных систематических
группах имеются. Ниже приводится таблица, содержащая систематизация подобных
данных.
Количество видов растений и животных на Земле
| Группы | Оценка числа видов |
| Р а с т е н и я , в с е г о | 500 000 |
| в т.ч. водоросли | 25 000 |
| лишайники | 18 000 |
| мохообразные | 20 000 |
| плауновые | 800 |
| хвощовые | 30 |
| папоротники | 6 000 |
| голосеменные | 600 |
| покрытосеменные | 250 000 |
| Ж и в о т н ы е , в с е г о | 1 900 000 |
| в т.ч. простейшие | 150 000 |
| кишечнополостные | 9 000 |
| губки | 5 000 |
| черви | 19 000 |
| моллюски | 105 000 |
| насекомые | 1 500 000 |
| иглокожие | 5 000 |
| птицы | 9 000 |
| млекопитающие | 4 300 |
| рыбы | 21 000 |
В разные периоды истории нашей планеты в её флоре и фауне преобладали то
одни, то другие группы организмов. Сотни миллионов лет назад, например, на
Земле были широко распространены леса из древовидных папоротников, хвощей и
плаунов. Сейчас эти растения не столь разнообразные и представлены в основном
мелкими травянистыми формами. Зато господствуют покрытосеменные растения,
освоившие в процессе эволюции и просторы Арктики, и пески Сахары, и
тропические болота Амазонки. Так же и у животных – кончилась эра рептилий, а
их место в современном мире заняли птицы и млекопитающие, которые лучше всего
умеют осваивать самые разнообразные места обитания в меняющемся климате.
2.2. Биологическое разнообразие
Интуитивно человек понимает, что в тундре жизнь беднее, чем в лесу, а внешне
безжизненная пустыня уступает по разнообразию форм жизни разнотравным степям.
Почему одни сообщества богаче видами, чем другие? Какие факторы влияют на
разнообразие жизни? Эти вопросы очень важны для того раздела географии,
который занимается особенностями распространения организмов на планете, т.е.
для биогеографии. Эта наука занимается всеми географическими закономерностями
формирования биологического разнообразия, которое включает в себя
разнообразие систематических групп организмов (рас, подвидов, видов, родов,
семейств и др.), различных жизненных форм, сообществ, экосистем.
Самое простое – сравнивать разные регионы Земли и представленные в них
сообщества по видовому богатству – числу входящих в их состав видов растений и
животных. Но площади, занимаемые этими регионами, различны. Поэтому чаще всего
количественное выражение биологического разнообразия соотносят с площадью. В
ботанике используют для этого понятие “локальная флора”: это видовое богатство
высших растений на площади примерно 100 км2. На арктических островах
она не превышает 50–100 видов, в тундрах – 200–300, в тайге – 400–600, в степях
– 800–900, в тропиках – более 1000 видов.
2.3. Биота и климат
Знаете ли Вы, что такое “идеальный материк”? Нет, это не материк с
благоприятным климатом и природой, которая отвечает всем требованиям для
лучшей жизни человека. Это придуманный учёнными участок суши, на котором
представлено всё многообразие природных зон в соответствии с многообразием
климатических условий на Земле. Представьте абсолютно равнинный материк,
омываемый с запада и востока океаном и вытянутый с севера на юг от Северного полюса до Южного. В этом случае разные типы растительности будут
последовательно сменять друг друга от полярных пустынь Арктики до тропических
лесов экватора и на юг в обратном порядке – от тропиков до льдов Антарктиды.
И лишь приокеанические и внутриконтинентальные районы будут иметь отличную от
остальных биоту.
Как же возникла зональность в распределении жизни на Земле? Поступающая от
Солнца лучистая энергия проходит сквозь атмосферу и попадает в различные точки
Земли в неодинаковом количестве. Это зависит от продолжительности дня, угла
падения солнечных лучей, прозрачности воздуха и других условий. Энергию Солнца
оценивают обычно количеством джоулей, приходящихся на 1 см2
поверхности в единицу времени. Как известно, земная ось наклонена. Из-за этого
различные области земного шара получают неодинаковое количество солнечной
энергии. Например, в Арктике на 1 см2 тундры в год поступает только
60 тыс. Дж. А в умеренно тёплых широтах – более 300 тыс. Дж. С севера на юг на
планете образуются климатические пояса – арктический, умеренный,
субтропический, тропический. А в границах поясов формируются природные зоны –
полярно-пустынная, тундровая, таёжная, широколиственных лесов, тропических