Экология и практическое значение

Наибольшего видового разнообразия губки достигают в тропических и субтропических зонах Мирового океана, хотя и в арктических, и субарктических водах их встречается немало. Большинство губок - обитатели небольших глубин (до 500 м). Число глубоководных губок невелико, хотя их находили на дне самых глубоких абиссальных впадин (до 11 км). Губки поселяются преимущественно на каменистых грунтах, что связано со способом их питания. Большое количество иловых частиц забивает канальную систему губок и делает их существование невозможным. Лишь немногие виды живут на илистых грунтах. В этих случаях у них обычно имеется одна или несколько гигантских спикул, которые втыкаются в ил и приподнимают губку над его поверхностью (например, виды родов Hyalostylus, Hyalonеmа) (рис. 87).

Губки, обитающие в приливно-отливной зоне (на литорали), где они подвергаются действию прибоя, имеют вид наростов, подушечек, корочек и т.п. У большинства глубоководных губок скелет кремневый - прочный, но хрупкий, у мелководных губок - массивный или эластичный (роговые губки). Фильтруя через тело огромное количество воды, губки являются мощными биофильтраторами. Этим они способствуют очистке воды от механического и органического загрязнения.

Губки часто сожительствуют с другими организмами, причем в одних случаях это сожительство носит характер простого комменсализма (квартирантство), в других приобретает характер обоюдно полезного симбиоза. Так, колонии морских губок служат местом поселения большого числа разных организмов - кольчатых червей, ракообразных, змеехвосток (иглокожие) и др. В свою очередь, губки часто поселяются на других, в том числе подвижных, животных, например на панцире крабов, раковинах брюхоногих моллюсков и т.п. Для некоторых, в особенности пресноводных губок, характерен внутриклеточный симбиоз с одноклеточными зелеными водорослями (зоохлореллами), которые служат дополнительным источником кислорода. При избыточном развитии водоросли частично перевариваются клетками губки.

Своеобразную экологическую группу представляют сверлящие губки (род Cliona). Поселяясь на известковом субстрате (раковины моллюсков, колонии кораллов, известковые породы и т.п.), они образуют в нем ходы, открывающиеся наружу небольшими отверстиями (рис. 88). Через эти отверстия выступают выросты тела губки, несущие оскулумы. Механизм действия сверлящих губок на субстрат еще неясен. В растворении извести, по-видимому, существенную роль играет выделяемая губкой углекислота.

Практическое значение губок невелико. В некоторых южных странах имеется промысел обладающих роговым скелетом туалетных губок, используемых для мытья и различных технических целей. Их ловят в Средиземном и Красном морях, Мексиканском заливе, Карибском море, Индийском океане, у берегов Австралии. Промысел стеклянных губок (преимущественно Euplectella), используемых в качестве украшений и сувениров, существует также у берегов Японии

2. Факторы среды. Взаимоотношения между живыми компонентами экосистемы

Тонкий слой земной поверхности и атмосферы, где существует жизнь, называется биосферой. Биосфера, или, как ее чаще называют, окружающая среда, включает две группы компонентов. Живые, или биотические, компоненты составляют растения, животные и микроорганизмы; к неживым, или абиотическим, компонентам относятся: воздушная среда (атмосфера), водная среда (гидросфера), почва, недра (верхняя часть земной коры), климатическая и акустическая среды.

Растения и животные влияют на характер почвы. В верхних слоях почвы накапливаются растительные остатки, которые впоследствии разлагаются под действием почвенных организмов. Разложившиеся растительные остатки разрыхляют почву, делая ее воздухо- и водопроницаемой. Роющие животные от сурка до муравья, земляного червя и крохотных беспозвоночных также способствуют разрыхлению почвы.

Главный фактор, характеризующий качество почвы, -- плодородие. Его ухудшение возможно в результате действия процессов природного или антропогенного происхождения (водная и ветровая эрозия, заболачивание, загрязнение почвы промышленными и бытовыми отходами, загрязнение в результате вносимых удобрений и ядохимикатов). Особенно большой ущерб плодородию почв наносит эрозия.

Все вещества на нашей планете находятся в процессе биохимического круговорота. Выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический). Геологический круговорот длится миллионы лет и происходит между сушей, атмосферой и океаном. При этом часть химических соединений растворяется в воде, переходит в воздух или потребляется организмами. В результате медленных геотектонических изменений материки опускаются, а морское дно поднимается, морские напластования возвращаются на сушу, и процесс начинается вновь.

Малый круговорот является частью большого, происходит на уровне конкретной экологической системы (лес, тундра, болото и т. д.) и заключается в том, что минеральные питательные вещества почвы и воды под действием солнечной энергии аккумулируются в растениях, расходуясь на создание их массы, обеспечивая существование других биотических компонентов. экология экологический фактор

Растительный и животный мир целесообразно рассматривать совместно, так как они не могут существовать раздельно. В зеленых растениях благодаря фотосинтезу создается органическое вещество. Фотосинтез -- процесс получения углеводов из диоксида углерода и воды с помощью световой энергии солнечных лучей, которую растения превращают в химическую энергию и запасают в углеводах. При этом выделяется кислород, а углерод входит в состав органических соединений.

Животный мир вносит значительный вклад в почвообразовательные процессы, состояние водоемов, расселение растений. Звери и птицы, мигрируя, рассеивают семена растений, обогащают почву и водоемы органическими веществами. Они служат резервом генетического фонда для дальнейшего выведения ценных пород домашних животных. Животный мир включает более 2 млн. видов, растительный -- лишь около 500 тыс.

Человек оказывает большое воздействие на животный и растительный мир. Это воздействие может быть прямым, выражающимся, например, в добыче промысловых животных и истреблении вредных видов, и косвенным, состоящим в изменении условий их существования: загрязнении атмосферы, воды и почвы; осушении болот, распашке степей, строительстве плотин и водохранилищ и др.

Живые и неживые компоненты в разных сочетаниях образуют экосистемы, представляющие собой участки земли, где все живые существа приспособлены к совместному существованию -- биогеоценозу.

В любой экосистеме обязательно существует поток энергии, заключающийся в том, что солнечная энергия сначала поглощается растениями, затем переходит от растений к травоядным животным, от травоядных к плотоядным животным и т. д. Все экосистемы имеют особые пути, по которым осуществляются поток и распределение веществ. В частности, в биосфере постоянно происходит циркуляция воды. Вода и тепло с различных источников (живых и неживых) достигают атмосферы в результате испарения. Когда водяной пар движется вместе с ветром, теряя тепло и конденсируясь, образуются аэрозоли или другие, конденсационные центры. Позднее пар выпадает в виде дождя, снега и града или вновь конденсируется на более холодной поверхности в виде росы или инея.

Третий основной компонент экосистемы -- изменяющаяся совокупность генотипов, которые организуют материю, используя имеющуюся энергию. Распространение этих генотипов, а иначе говоря, видов растений и животных, и вместе с ними перемещение различных веществ в пространстве и во времени обычно происходят в определенном порядке.

Растения поглощают около 1--5% энергии, достигшей поверхности земли, и фиксируют ее в процессе фотосинтеза для образования Сахаров и других углеводов. Эти растения, называемые продуцентами (производителями), используют часть фиксированной энергии для дыхания, поскольку они должны восстанавливать и увеличивать свою клеточную массу. Все травоядные и плотоядные животные -- потребители -- зависят от фиксированной энергии, которая идет на удовлетворение их собственных энергетических потребностей и на образование сырьевого материала для других потребителей, в частности для человека. Это относится и к организмам -- разрушителям (микроорганизмам), которые разлагают мертвые ткани и освобождают питательные вещества в такой форме, чтобы продуценты опять могли их использовать. Каждая экосистема имеет своих продуцентов, потребителей и разрушителей.

Кроме того, все системы определенным образом изменяются до тех пор, пока не достигнут состояния динамического равновесия под влиянием условий среды.

Закономерности существования естественных экосистем могут послужить основой для организации человеческих сообществ. В процессе эволюции экосистемы достигли состояния динамического равновесия, при котором все члены экосистем находятся в равновесии друг с другом. Люди должны научиться жить в гармоническом взаимодействии с другими организмами и элементами экосистемы, иначе их эксплуатация человеком приведет к разрушению всей структуры экосистемы.

Первый урок касается территориального расположения в экосистеме организмов-производителей и организмов-потребителей. Образование и разложение веществ в природе осуществляется в основном локально, без распространения вширь. Дерево вырастает, используя углекислоту воздуха, минеральные элементы и воду из почвы на месте своего произрастания. Его листья не употребляются в качестве компоста где-нибудь в нескольких километрах от дерева, а опадают прямо рядом с корнями и таким образом возвращают часть питательных веществ в почву. Поэтому потеря питательных веществ в лесу очень мала.

Растительноядные олень или дикий кабан могут передвигаться по сравнительно большой территории до 12--15 км. Орел может схватить рыбу и улететь со своей добычей за несколько километров от гнезда. Но все это незначительные расстояния по сравнению с расстояниями в тысячи километров, на которые люди перевозят уголь, сталь, пшеницу, мясо и бесчисленное множество других продуктов и товаров' потребления. Скорее следует думать о том, как сократить количество перевозимых материалов, чем концентрировать внимание на том, как сделать их перевозку более эффективной.

Следует также попытаться предотвратить потерю энергии и веществ в воздухе, почве, морях и реках, где они накапливаются в больших количествах, часто становясь загрязнителями окружающей среды. Особенностью экосистем является и территориальное распространение живых организмов. Организм (чаще всего самец) стремится закрепиться на определенном участке, а затем пытается привлечь на него самку. Он защищает эту территорию от вторжения других представителей того же вида и пола. Мелкие рыбы, птицы и многие млекопитающие, включая человека, проявляют территориальное поведение. Очевидно, это одно из удовлетворительных решений проблемы адекватного и эффективного распределения пищи, убежищ, строительного материала и территории.

Каждая экосистема характеризуется соответствующим распределением организмов в имеющемся пространстве. Такую оптимальную продуктивность окружающей среды, способную поддерживать жизнь, называют переносимым объемом. Это в равной мере относится и к людям.

Второй урок организации экосистем заключается в том, что природа образует мало токсических веществ, которые не подвержены биологическому распаду. Защитные токсины, образуемые многими тысячами животных и растений, не распространяются беспорядочно и не остаются ядовитыми в течение долгого времени.

Люди же производят ядовитые вещества, биоциды, которые не распадаются на неядовитые вещества. Некоторые из них вступают в реакцию с веществами окружающей среды и становятся еще более ядовитыми, накапливаясь в почве и воде до значительного уровня. Поскольку организмы поглощают и аккумулируют эти вещества в цепях питания, то вполне вероятно, что в биосфере уже скопилось достаточное количество токсичных веществ, которое может привести к многочисленным вредным последствиям.

В природе существует ряд биологически стабильных соединений углерода. Однако за прошедшие геологические эпохи эти вещества накапливались глубоко под землей, где они были недоступны для живых организмов. Некоторые из этих высокорезистентных соединений углерода составляют часть нефтяных запасов на Земле. При использовании составных веществ нефти и смешивании их с неорганическими веществами высвобождается целый арсенал смертельно опасных веществ. Если эти вещества вновь начинают участвовать в круговороте, они не подвергаются разложению и не оседают в почве. Наоборот, они легко усваиваются живыми организмами и мигрируют выше в экологической пирамиде.

Помимо токсических веществ, люди производят продукцию, состоящую из сотен компонентов, не разлагающихся под действием других организмов. Это прежде всего пластмасса. В природу поступает все больше веществ, которые она не в состоянии перерабатывать.

Таким образом, основные правила, которые следует заимствовать у сбалансированных экосистем, следующие:

ограничение распространения продукции человеческой деятельности;

2) непревышение переносимого объема Земли;

3) ограничение производства продукции как токсичной, так и нетоксичной, которая не может разлагаться естественным путем или вновь участвовать в круговороте под влиянием искусственных воздействий.

По мере того как усложняется экосистема и увеличивается взаимозависимость между ее компонентами, в ней устанавливается динамическое равновесие, и она способна нейтрализовать различные нарушения, чего нельзя сказать о человеческом обществе.