Биосфера
Земля одета тремя оболочками — газообразной (атмосфера), жидкой (гидросфера) и твёрдой (литосфера).
В настоящее время в науке утвердилось ещё новое понятие биосферы. Истинным творцом этого понятия, много — сделавшим для его разработки, был русский академик В. И. Вернадский. Первоначально это понятие пытался наметить Ламарк, а семьюдесятью годами позже — геолог Зюсс ввёл это понятие в геологию. По Вернадскому, под биосферой разумеют те части трёх указанных выше оболочек Земли, которые заселены живыми существами. Условия существования организмов в трёх минеральных оболочках весьма различны в той мере, в какой различны их физические и химические свойства.
Некоторые организмы (бактерии) проникают на несколько километров вглубь литосферы, прежде всего по колодцам, трещинам, шахтам. Открыта целая группа бактерий — обитателей природной нефти. Однако все эти организмы не дают плотных населений и отчасти являются лишь вторичным отражением той бурной жизни, которая развёртывается на поверхности суши, там, где соприкасаются твёрдая, жидкая и газообразная земные оболочки и где находят подходящие условия для своего существования наземные растительные организмы — производители органического вещества. Главная масса организмов, обитателей верхнего слоя литосферы, распределена в толще нескольких метров, в основном же нескольких десятков сантиметров. Жизнь зелёных растений не может развиваться без света, а солнечные лучи могут проникать только в самый поверхностный слой почвы.
Как известно, многие организмы проникают в атмосферу. Птицы и насекомые обладают способностью к полёту. Мелкие организмы, особенно одноклеточные животные и растения в состоянии цист и спор, могут ветром и восходящими воздушными токами подниматься на сотни и тысячи метров от поверхности Земли.
Однако ни один организм не приурочен полностью к существованию в воздушной среде. Аэропланктона или аэронектона не существует. Организмы, которые мы находим в атмосфере оторванными от Земли, пребывают в воздухе лишь временно, всеми основными своими жизненными интересами они связаны с твёрдой поверхностью её. Постоянное существование в воздушной среде для организмов невозможно, они не получают в воздухе достаточной опоры в силу его малого удельного веса.
Только в гидросфере, и особенно в морях и океанах, жизнь распространяется фактически до самого дна, толщина же слоя, достаточно плотно заселённого жизнью, достигает нескольких сот метров. Глубже жизнь и в гидросфере существует в разрежённом состоянии. Водная среда представляет для развития жизни исключительные преимущества. Прозрачность воды допускает проникновение солнечных лучей, а стало быть и развитие зелёных растений, на глубину нескольких десятков (иногда до двухсот) метров (рис. 39).
По своим механическим свойствам вода допускает существование организмов во взвешенном состоянии, так как удельный вес многих морских животных и растений весьма близок к удельному весу воды. Вода при этом — легкопроницаемая среда для движущихся организмов. Замечательны свойства воды как растворителя самых различных веществ. И, наконец, вода обладает чрезвычайно высоким показателем теплоёмкости. Организмы, обитающие в воде, получают из самой окружающей их воды и органическое, и минеральное питание, а растения, кроме того, и свет.
Таким образом, в биосфере мы можем различать её косную среду — минеральные тела, и её живое вещество — совокупность населяющих её организмов. Минеральная среда находится под непрерывным воздействием живых организмов, перерабатывающих и изменяющих её физические и химические свойства. Главным источником энергии живых организмов является солнце. «Его тепловая, световая и химическая энергия, наряду с энергией химических элементов, есть первоисточник создания живого вещества», — говорит Вернадский. Помимо живых и косных тел, Вернадский различает ещё биокосные тела, состоящие из косных тел и продуктов жизнедеятельности живых организмов. Вода и почва представляют собой биокосные тела. Отсюда рождается и их основное свойство беспрерывного производства новых живых организмов. «Плодородие — существенное свойство, качественный признак почвы», «накопленные (в почве) отличия слагаются в новое существенное свойство — плодородие, которое диаметрально противоположно по своему значению свойству первоначальной горной породы — бесплодию», — говорит В. Вильямс. И далее: «мы знаем два процесса, под совместным и одновременным воздействием которых горная порода обращается в почву. Это процесс выветривания и процесс почвообразования. Вот этот второй процесс совершается под непрерывным воздействием организмов». Эти слова Вильямса в значительной степени применимы и к водной среде, которая характеризуется тем же основным свойством — плодородием, или, как иначе говорят, продуктивностью. Совершенно очевидно, что для водоёмов, так же как и для почв, в процессах биологической продуктивности очень большая роль принадлежит человеку и формам его хозяйственной деятельности. «Плодородие природы, — пишет К. Маркс, — представляет здесь одну границу, одну исходную точку, одну основу. Другую же представляет развитие общественной производительной силы труда». Воздействие человека на естественные процессы природы более значительно во внутренних морях и в прибрежных частях океанов и меньше в их открытых частях. С развитием техники и рыбного промысла это воздействие становится всё более значительным.
Растительные организмы обладают гораздо большей геохимической энергией, нежели животные. Отношение массы животных к массе растений совершенно различно на суше и в море. На суше зелёная растительность — деревья, кустарники, травы — по массе во много сот, может быть, тысяч раз превышает массу животных организмов. Совсем иное в морях. Здесь соотношение обратное, и количество животных, как правило, превышает массу зелёных растений, хотя и не очень значительно. Да и сам характер «зелёного трансформатора солнечной энергии» на суше и в море иной. На суше водоросли, и особенно одноклеточные, составляют ничтожную часть общей растительной массы; в морях главную массу составляют именно одноклеточные водоросли, гораздо слабее представлены водоросли — макрофиты (зелёные, бурые и красные) и совсем слабо представлены высшие растения (рис. 39).
Те растения, которые так резко преобладают на суше — травянистые, кустарники и деревья,—характеризуются сильным развитием корневой и стеблевой частей, т. е. опорными и проводящими системами, которые, особенно у кустарников и деревьев, значительно преобладают над «благородными» частями растений — листьями. В силу этого и скорость размножения у них мала; в основной части это многолетние, а иногда очень медленно растущие растения. Зелёные одноклеточные водоросли, да и прибрежные водоросли — макрофиты (из группы Thallophyta), характеризуются чрезвычайно быстрым ростом и отсутствием древесинных частей и корневой системы. У них хлорофиллоносная часть составляет или целиком всё растение, или резко преобладает над проводящей частью. Вследствие этого растения моря обладают громадной способностью быстро восстанавливать свои запасы, несмотря даже на энергичное выедание их животными. При этом надо иметь в виду, что в море гетеротрофные организмы — животные в гораздо большей степени способны использовать растительную аутотрофную массу, нежели на суше. При этом недоиспользованные животными растения на суше составляют, как правило, гораздо большую массу, чем в морских водоёмах, и, кроме того, отмирающие растения и их остатки в море легко растворяются в воде, а наземные в гораздо большей степей? могут переходить в состояние накопления и тем выходить из круговорота органического вещества.
Чем же следует объяснять такое резкое различие состава растений в море (низшие растения Thallophyta) и на суше (высшие растения от мхов до покрытосеменных)? Отмеченные уже выше особенности условий существования на суше и в море весьма различны.
В водную среду свет проникает на сотни метров, обеспечивая развитие взвешенным в воде одноклеточным водорослям, получающим при этом все нужные питательные минеральные вещества непосредственно из окружающей их воды. Таким образом, отпадает надобность в развитии корневой системы и системы, проводящей питательные вещества из почвы в растение, а вместе с тем и опорной, которая мало нужна, так как водная среда плотнее воздушной и лучше поддерживает растение.
Древесинные части растений не получают никакого развития, а в силу этого не увеличиваются и размеры растений, и они остаются на уровне одноклеточности, так как именно такое состояние обеспечивает им наибольшее благополучие.
Почвы, ни в какой степени не пропускающие в себя солнечного света, могут предоставить растениям только поверхность, обращённую к свету, и вот на смену водорослям являются травы, кустарники и деревья, с их поднятыми вверх кронами и листовой мозаикой, разветвлёнными корнями в почве и массивной опорной и проводящей системой ствола и ветвей между корнями и кроной. Всё это так же соответствует условиям наземного существования растений, как одноклеточная организация — условиям существования в море.
Поверхность суши как бы покрыта зелёной краской хлорофилла, приподнятого вверх системой стеблей; в море эта краска находится в мельчайшей взвеси в двухсотметровом слое. Весьма возможно, что суммарная поверхность всех особей фитопланктона в период массового развития («цветения») окажется близкой к суммарной ассимилирующей зелёной поверхности растительного покрова суши в весеннее время.
Выход растительных организмов из моря на сушу обусловил дальнейшую их морфологическую (и физиологическую) эволюцию.
Итак, основная дивергентная эволюция растений протекала уже в воздушной среде, 15 классов растений из 33 известны только для неё. Вся основная эволюция животных, от простейших до хордовых, прошла в морской среде. Чуждых морской воде по своему генезису среди животных имеется только 8 классов из 65.
В настоящее время в науке утвердилось ещё новое понятие биосферы. Истинным творцом этого понятия, много — сделавшим для его разработки, был русский академик В. И. Вернадский. Первоначально это понятие пытался наметить Ламарк, а семьюдесятью годами позже — геолог Зюсс ввёл это понятие в геологию. По Вернадскому, под биосферой разумеют те части трёх указанных выше оболочек Земли, которые заселены живыми существами. Условия существования организмов в трёх минеральных оболочках весьма различны в той мере, в какой различны их физические и химические свойства.
Некоторые организмы (бактерии) проникают на несколько километров вглубь литосферы, прежде всего по колодцам, трещинам, шахтам. Открыта целая группа бактерий — обитателей природной нефти. Однако все эти организмы не дают плотных населений и отчасти являются лишь вторичным отражением той бурной жизни, которая развёртывается на поверхности суши, там, где соприкасаются твёрдая, жидкая и газообразная земные оболочки и где находят подходящие условия для своего существования наземные растительные организмы — производители органического вещества. Главная масса организмов, обитателей верхнего слоя литосферы, распределена в толще нескольких метров, в основном же нескольких десятков сантиметров. Жизнь зелёных растений не может развиваться без света, а солнечные лучи могут проникать только в самый поверхностный слой почвы.
Как известно, многие организмы проникают в атмосферу. Птицы и насекомые обладают способностью к полёту. Мелкие организмы, особенно одноклеточные животные и растения в состоянии цист и спор, могут ветром и восходящими воздушными токами подниматься на сотни и тысячи метров от поверхности Земли.
Однако ни один организм не приурочен полностью к существованию в воздушной среде. Аэропланктона или аэронектона не существует. Организмы, которые мы находим в атмосфере оторванными от Земли, пребывают в воздухе лишь временно, всеми основными своими жизненными интересами они связаны с твёрдой поверхностью её. Постоянное существование в воздушной среде для организмов невозможно, они не получают в воздухе достаточной опоры в силу его малого удельного веса.
Только в гидросфере, и особенно в морях и океанах, жизнь распространяется фактически до самого дна, толщина же слоя, достаточно плотно заселённого жизнью, достигает нескольких сот метров. Глубже жизнь и в гидросфере существует в разрежённом состоянии. Водная среда представляет для развития жизни исключительные преимущества. Прозрачность воды допускает проникновение солнечных лучей, а стало быть и развитие зелёных растений, на глубину нескольких десятков (иногда до двухсот) метров (рис. 39).
Рисунок 39. Растения моря и суши.
По своим механическим свойствам вода допускает существование организмов во взвешенном состоянии, так как удельный вес многих морских животных и растений весьма близок к удельному весу воды. Вода при этом — легкопроницаемая среда для движущихся организмов. Замечательны свойства воды как растворителя самых различных веществ. И, наконец, вода обладает чрезвычайно высоким показателем теплоёмкости. Организмы, обитающие в воде, получают из самой окружающей их воды и органическое, и минеральное питание, а растения, кроме того, и свет.
Таким образом, в биосфере мы можем различать её косную среду — минеральные тела, и её живое вещество — совокупность населяющих её организмов. Минеральная среда находится под непрерывным воздействием живых организмов, перерабатывающих и изменяющих её физические и химические свойства. Главным источником энергии живых организмов является солнце. «Его тепловая, световая и химическая энергия, наряду с энергией химических элементов, есть первоисточник создания живого вещества», — говорит Вернадский. Помимо живых и косных тел, Вернадский различает ещё биокосные тела, состоящие из косных тел и продуктов жизнедеятельности живых организмов. Вода и почва представляют собой биокосные тела. Отсюда рождается и их основное свойство беспрерывного производства новых живых организмов. «Плодородие — существенное свойство, качественный признак почвы», «накопленные (в почве) отличия слагаются в новое существенное свойство — плодородие, которое диаметрально противоположно по своему значению свойству первоначальной горной породы — бесплодию», — говорит В. Вильямс. И далее: «мы знаем два процесса, под совместным и одновременным воздействием которых горная порода обращается в почву. Это процесс выветривания и процесс почвообразования. Вот этот второй процесс совершается под непрерывным воздействием организмов». Эти слова Вильямса в значительной степени применимы и к водной среде, которая характеризуется тем же основным свойством — плодородием, или, как иначе говорят, продуктивностью. Совершенно очевидно, что для водоёмов, так же как и для почв, в процессах биологической продуктивности очень большая роль принадлежит человеку и формам его хозяйственной деятельности. «Плодородие природы, — пишет К. Маркс, — представляет здесь одну границу, одну исходную точку, одну основу. Другую же представляет развитие общественной производительной силы труда». Воздействие человека на естественные процессы природы более значительно во внутренних морях и в прибрежных частях океанов и меньше в их открытых частях. С развитием техники и рыбного промысла это воздействие становится всё более значительным.
Растительные организмы обладают гораздо большей геохимической энергией, нежели животные. Отношение массы животных к массе растений совершенно различно на суше и в море. На суше зелёная растительность — деревья, кустарники, травы — по массе во много сот, может быть, тысяч раз превышает массу животных организмов. Совсем иное в морях. Здесь соотношение обратное, и количество животных, как правило, превышает массу зелёных растений, хотя и не очень значительно. Да и сам характер «зелёного трансформатора солнечной энергии» на суше и в море иной. На суше водоросли, и особенно одноклеточные, составляют ничтожную часть общей растительной массы; в морях главную массу составляют именно одноклеточные водоросли, гораздо слабее представлены водоросли — макрофиты (зелёные, бурые и красные) и совсем слабо представлены высшие растения (рис. 39).
Рисунок 39. Растения моря и суши.
Те растения, которые так резко преобладают на суше — травянистые, кустарники и деревья,—характеризуются сильным развитием корневой и стеблевой частей, т. е. опорными и проводящими системами, которые, особенно у кустарников и деревьев, значительно преобладают над «благородными» частями растений — листьями. В силу этого и скорость размножения у них мала; в основной части это многолетние, а иногда очень медленно растущие растения. Зелёные одноклеточные водоросли, да и прибрежные водоросли — макрофиты (из группы Thallophyta), характеризуются чрезвычайно быстрым ростом и отсутствием древесинных частей и корневой системы. У них хлорофиллоносная часть составляет или целиком всё растение, или резко преобладает над проводящей частью. Вследствие этого растения моря обладают громадной способностью быстро восстанавливать свои запасы, несмотря даже на энергичное выедание их животными. При этом надо иметь в виду, что в море гетеротрофные организмы — животные в гораздо большей степени способны использовать растительную аутотрофную массу, нежели на суше. При этом недоиспользованные животными растения на суше составляют, как правило, гораздо большую массу, чем в морских водоёмах, и, кроме того, отмирающие растения и их остатки в море легко растворяются в воде, а наземные в гораздо большей степей? могут переходить в состояние накопления и тем выходить из круговорота органического вещества.
Чем же следует объяснять такое резкое различие состава растений в море (низшие растения Thallophyta) и на суше (высшие растения от мхов до покрытосеменных)? Отмеченные уже выше особенности условий существования на суше и в море весьма различны.
В водную среду свет проникает на сотни метров, обеспечивая развитие взвешенным в воде одноклеточным водорослям, получающим при этом все нужные питательные минеральные вещества непосредственно из окружающей их воды. Таким образом, отпадает надобность в развитии корневой системы и системы, проводящей питательные вещества из почвы в растение, а вместе с тем и опорной, которая мало нужна, так как водная среда плотнее воздушной и лучше поддерживает растение.
Древесинные части растений не получают никакого развития, а в силу этого не увеличиваются и размеры растений, и они остаются на уровне одноклеточности, так как именно такое состояние обеспечивает им наибольшее благополучие.
Почвы, ни в какой степени не пропускающие в себя солнечного света, могут предоставить растениям только поверхность, обращённую к свету, и вот на смену водорослям являются травы, кустарники и деревья, с их поднятыми вверх кронами и листовой мозаикой, разветвлёнными корнями в почве и массивной опорной и проводящей системой ствола и ветвей между корнями и кроной. Всё это так же соответствует условиям наземного существования растений, как одноклеточная организация — условиям существования в море.
Поверхность суши как бы покрыта зелёной краской хлорофилла, приподнятого вверх системой стеблей; в море эта краска находится в мельчайшей взвеси в двухсотметровом слое. Весьма возможно, что суммарная поверхность всех особей фитопланктона в период массового развития («цветения») окажется близкой к суммарной ассимилирующей зелёной поверхности растительного покрова суши в весеннее время.
Выход растительных организмов из моря на сушу обусловил дальнейшую их морфологическую (и физиологическую) эволюцию.
Итак, основная дивергентная эволюция растений протекала уже в воздушной среде, 15 классов растений из 33 известны только для неё. Вся основная эволюция животных, от простейших до хордовых, прошла в морской среде. Чуждых морской воде по своему генезису среди животных имеется только 8 классов из 65.