Ю. Колесник - Современное состояние биосферы и экологическая политика

Скорость передачи жизни, геохимическую активность живого вещества, отраженную в способности к размножению, Вернадский выразил в виде формулы:

2 πΔ= N n,

где n – число дней с начала размножения, Δ – показатель прогрессии, для одноклеточных соответствующий числу поколений в сутки, N n – число неделимых, существующих благодаря размножению через n дней (Вернадский, 2003, с. 67).

По подсчетам В. И. Вернадского, количество свободного кислорода в биосфере, равное 1,5 10 21г, есть число того же порядка, как и количество существующего и с ним неразрывно связанного живого вещества, исчисляемого в 10 20-10 21г. В каждый момент на Земле существует около 10 20и более граммов живого вещества, которое постоянно разрушается и создается – главным образом, не ростом, а размножением. Поколения создаются в промежутки от десятков минут до сотен лет. Ими обновляется вещество, охваченное жизнью. То, которое находится в каждую минуту в наличии, составляет ничтожную долю созданного в году, т. к. колоссальные количества создаются и разрушаются даже в течение суток (Вернадский, 2003, с. 76).

И если справедлив первый биогеохимический принцип, т. е. непрерывное стремление живого вещества к экспансии, к максимальному проявлению жизни, то столь же должен быть справедлив и выраженный второй биогеохимический принцип

Таким образом, первый биогеохимический принцип свидетельствует об экстенсивном захвате вещества для метаболизма, а второй – об интенсивной стороне того же процесса, в историческом геологическом аспекте. Иначе говоря, количество жизни остается неизменным, а качество ее непрерывно повышается. Чисто схематически этот процесс можно было бы попытаться описать так.

Допустим, есть всего одна бактерия, она в соответствии с геометрической прогрессией размножения чисто теоретически, не имея ограничивающего давления других организмов, выйдет на свою стационарную константу размножения и сразу освоит всю поверхность планеты, ограничиваясь только ее физическими параметрами; второй организм, создавая с первым систему биосферы, отнюдь не расширит лог ареал, а охватит его же, довольствуясь вдвое меньшим физическим пространством для жизни. Третий – займет в нем же свою нишу, разделив физическое пространство на три. И так продолжается при дальнейшей дифференциации живого вещества биосферы. Биомасса растет, появляется, например, лес или гигантские водоросли, или крупные животные, они вовлекают все более разнообразные виды атомов вещества в круговорот жизни. Но количество охваченных атомов остается постоянным, как и количество жизни по отношению к массе планеты. А внутренняя емкость пространства, вероятно, увеличивается, или оно структурируется. Точно также справедлива и обратная мыслительная операции. Из сегодняшней развитой биосферы будем отнимать, в каком угодно порядке: по одному виду, или по классу или по экологической нише, или но иному признаку. Что будет происходить с объемом биосферы? Он будет оставаться постоянным, другие организмы будут заполнять объем, пока смогут выполнять функции биосферы. Отнимем какой-то последний организм, – и она погибнет сразу, целиком, как и наш организм и как любой другой.

В. И. Вернадский через понимание функций и их историческое движение, выраженное в первом и втором биогеохимических принципах, нашел стандарт биосферы. Если живое вещество его поддерживает, то он действует, и наоборот. В последнем случае нет и биосферы.

Огромное биоразнообразие флоры и фауны, которое сохраняется на протяжении многих веков было бы немыслимо без его подчинения законам экологии. Как известно, законом называют наличие внутренней причинно-устойчивой связи между явлениями или свойствами различных объектов, отражающей отношения между объектами. Если изменение одних процессов или явлений (причина) вызывает вполне определенное изменение других (следствие), то это означает проявление действия закона. Какие же законы присущи для биосистем ?

Закон больших чисел: при очень большом числе случайных явлений средний их результат практически перестает быть случайным и может быть предсказан с большой точностью. Каждый индивид в популяции имеет свою стратегию поведения, но объединенные в стаю, они, несмотря на кажущуюся хаотичность, действуют согласованно.

Принцип Ле Шателье – Брауна: при действии на систему сил, вызывающих нарушение равновесия, система переходит в такое состояние, в котором эффект внешнего воздействия ослабляется. Способность экосистем и биосферы в целом к сохранению своего устойчивого состояния является косвенным доказательством подчинения их этому принципу. В настоящее время предложено новое определение биоты и биосферы (Горшков и др., 1990): «под биотой следует понимать такие естественные сообщества живых организмов, которые способны подчиняться принципу Ле Шателье и компенсировать все возникающие возмущения окружающей среды.

Под биосферой следует понимать такое состояние биоты, окружающей ее взаимодействующей с ней внешней среды, в которой антропогенное возмущение находится ниже порога нарушения принципа Ле Шателье». Закон минимума Ю. Либиха: жизненные возможности организма лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму. Присутствие или процветание тех или иных видов в экосистеме зависит от комплекса факторов. По каждому фактору имеются пределы толерантности, выход за которые делает существование вида невозможным. Из огромного количества лимитирующим можно считать такой фактор, по которому для достижения положительного эффекта требуется его наличие в минимальном количестве. Например, общая ниша для рыбостракофилов (горчак) может быть оптимальной для его существования, но отсутствие двухстворчатых моллюсков делает процесс размножения для этой рыбы невозможным. Вид в данных условиях существовать не будет.

Закон 10 % Р. Линдемана: средняя эффективность переноса энергии между трофическими уровнями составляет 6-15 %, а в среднем 10 %. Этот закон вытекает из законов термодинамики, когда все виды энергии превращаются биосистемами в теплоту, а на прирост биомассы идет от общей ее величины меньшая часть. Так, для гидробионтов использование ассимилированной пищи на рост составляет примерно 10–25 %.

Закон обеднения разнородного вещества в островных его сгущениях: индивидуальная система, работающая в среде с уровнем организации более низким, чем уровень самой системы, обречена, т. к., постепенно теряя свою структуру, система через некоторое время растворяется в окружающей среде. Любые сложные биотические сообщества, сохраненные на незначительных пространствах, обречены на постоянную деградацию. Этот закон имеет некоторое отношение и к выбору стратегии введения сельского хозяйства. Известно, что биоценозы, которые возникают на землях сельхозпользования, называются агроценозами.