Планетарні геосфери

Наша планета Земля за складом, станом складають речовини, фізичним властивостям і що протікають в ній процесів неоднорідна. Взагалі, неоднорідність - це головне властивість і рушійна сила всього Всесвіту, в тому числі і нашої планети.

У напрямку до центру Землі можна виділити наступні оболонки, або, інакше кажучи, геосфери: атмосферу, гідросферу, біосферу, земну кору, мантію і ядро. Іноді всередині твердої Землі виділяють літосферу, що об'єднує земну кору і верхню мантію, астеносферу, або частково розплавлений шар у верхній мантії, і подастеносферную мантію. Нижче ми покажемо, що остання класифікація верхніх геосфер твердої Землі більш обгрунтована при розгляді геодинамічних процесів.

Три зовнішні оболонки (атмосфера, гідросфера і біосфера) мають дуже непостійні або навіть невизначені кордону, але в порівнянні з іншими геосферами вони найбільш доступні безпосередньому спостереженню. Геосфери твердої Землі, за винятком самого верхнього шару земної кори, вивчаються в основному непрямими, геофізичними методами, тому багато питань поки залишаються невирішеними. Достатньо порівняти радіус Землі - 6370 км і глибину самої глибокої пробуреної свердловини - менше 15 км, щоб уявити собі, як мало ми маємо безпосередньої інформації про склад речовини планети.

Розглянемо основні фізичні характеристики окремих геосфер.

Стійкість популяцій

Поняття стійкості можна назвати одним з основних в екології. Дійсно, практичний сенс всім біоекологіческім вишукувань надає лише знання меж стійкості тієї чи іншої біологічної системи до можливого впливу з боку людини. Який допустимий рівень впливу людини на природу, при якому вона ще здатна до самовідновлення? Мабуть, це один з найважливіших питань, на який повинен відповісти еколог.

У той же час визначеності з поняттям "стабільність" в екологічній науці до цих пір немає. Існує безліч підходів до того, що ж вважати стійкістю, і ще більше - які властивості природних об'єктів можна вважати критеріями стійкості. Іншими словами, які зміни яких властивостей тієї чи іншої біологічної системи (організму, популяції, екосистеми) говорять про втрати стійкості?

До проблеми стійкості ми ще повернемося в одному з найближчих уроків, присвяченому стійкості екосистем. Поки ж хочеться позначити основні моменти. Найчастіше за все, під стійкістю розуміють здатність системи адекватно реагувати на зміна зовнішніх умов. Стійкість популяції - це її здатність знаходиться в стані динамічної (тобто рухомого, що змінюється) рівноваги із середовищем: змінюються умови середовища - адекватно змінюється і популяції. Умови повертаються в початкове значення - популяція також відновлює свої властивості. Стабільність же припускає здатність зберігати свої властивості, не дивлячись на зовнішні зміни.

Одним з найважливіших умов стійкості (до речі, це відповідь на одне із завдань, якщо хтось його ще пам'ятає) є внутрішнє розмаїття. Хоча суперечки вчених про те, як співвідноситься структурне і функціональне різноманіття зі стійкістю системи, не вщухають, безсумнівно, що чим система різноманітніше - тим вона стійкіше. Скажімо, чим різноманітніше за своїми генетичним завдаткам особи популяції, тим більше шансів, що при зміні умов в популяції знайдуться особи, здатні в цих умовах існувати.

Різноманітність -- загальна властивість, що забезпечує стійкість біологічних систем. У той же час є і специфічні механізми підтримки стійкості. Стосовно популяції це, перш за все, механізми підтримки певної щільності популяції.

Виділяють три типу залежності чисельності популяції від її щільності.

Перший тип (I) є, мабуть, одним з найпоширеніших. Як видно з малюнка, I тип характеризується зменшенням зростання популяції при збільшенні її щільності. Це забезпечується різними механізмами. Перш за все, це зниження народжуваності при збільшенні щільності популяції. Така залежність народжуваності (плодючості) від щільності популяції була відмічена, наприклад, для багатьох видів птахів. Іншим механізмом є збільшення смертності, зниження опірності організмів при підвищеній щільності популяції. Навіть в людській популяції великі скупчення людей (натовп на базарі, тиснява в громадському транспорті) викликають стрес - це "рудименти", що залишився нам від предків механізму контролю щільності. Ще одним цікавим механізмом є зміна віку настання статевої зрілості в залежності від щільності популяції.

Другий тип (II) характеризується постійним темпом зростання чисельності, який різко падає при досягненні максимальної чисельності. Подібна картина була описана у лемінгів. При досягненні максимальної щільності вони починали масово мігрувати; досягнувши моря, багато лемінги тонули.

Одним з найважливіших чинників підтримання чисельності популяцій є внутрішньовидова конкуренція. Вона може виявлятися в різних формах: від боротьби за місця для гніздування до канібалізму.

міжвидові відносини також відіграють важливу роль. Відносини паразит-господар і хижак-жертва під в чому залежать від щільності: поширення хвороб відбувається швидше в популяціях з високою щільністю, яка виступає епідеміологічним фактором.

Нарешті, третього типу (III) є тип, характерний для популяцій, в яких зазначається так званий "ефект групи", то є певна оптимальна щільність популяції сприяє кращому виживанню, розвитку, життєдіяльності всіх особин. В даному випадку найбільш сприятливою є певна оптимальна, а не мінімальна щільність. Певною мірою ефект групи характерний для більшості групових, а тим більше соціальних (то є що мають "соціальну структуру" популяції, розподіл ролей) тварин. Скажімо, для відновлення популяцій різностатевих тварин, як мінімум, необхідна щільність, що забезпечує достатню ймовірність зустрічі самця і самки.

Таким чином, оптимальна чисельність і щільність популяції підтримується як завдяки внутріпопуляціонним механізмів (збільшення/зменшення народжуваності і смертності, зміна віку настання статевої зрілості, внутрішньовидова конкуренція), так і завдяки междвідовим механізмам (взаємини хижак-жертва і паразит-господар).

З регулюванням щільності, а особливо з зменшенням внутрішньовидової конкуренції, тісно пов'язане підтримка популяцією певної просторової структури. Ми вже відзначали в попередніх уроках, що просторова структура має велике значення для оптимального використання ресурсів і для зменшення конкуренції всередині популяції за ці ресурси.

Однак необхідно врахувати, що стійкість популяції не вичерпується регулюванням щільності. Оптимальна щільність надзвичайно важлива для оптимального використання ресурсів (при збільшенні щільності ресурсів може не вистачити), проте це ще не гарантія стійкої популяції. Як ми вже відзначали, стійкість багато в чому пов'язана з внутрішнім розмаїттям. Тому дуже важливо підтримання генетичної структури популяції. Розгляд еволюційних і генетичних механізмів підтримки генетичної структури, мабуть, не входить в наші завдання, однак цікавиться можна порадити подивитися закон Харді-Вайнберга.

Ми розглянули далеко не всі механізми, що забезпечують стабільність популяцій. Однак, на мій погляд, ми вже можемо зробити важливий висновок про те, що еволюційно зберігалися ті види та популяції, які можуть підтримувати свою структуру в мінливих умовах. При цьому очевидно, що межі стійкості не нескінченні. Якщо рівень впливу (наприклад, з боку людини - прямо, або опосередковано через зміна місця існування) перевищує межі стійкості, популяції загрожує загибель.

Глосарій

ОРГАНІЗМ

будь-яка жива істота, цілісна система, реальний носій життя, який характеризується всіма її властивостями; походить від одного зачатка (зиготи, спори, насіння тощо); індивідуально схильний до факторів еволюції і екологічних факторів.

Населення

сукупність особин одного виду, що мають загальний генофонд і населяють певний простір.

ЕКОСИСТЕМИ

єдиний природний комплекс, утворений живими організмами і середовищем їх існування.

ЩІЛЬНІСТЬ Населення (населення)

середнє число особин популяції (виду) на одиницю площі або об'єму простору.

СТРЕС

неспецифічна (загальна) реакція напруги живого організму на будь-який сильний вплив, який чиниться на нього.

КОНКУРЕНЦІЯ

суперництво, будь-які антогоністіческіе відносини, обумовлені прагненням краще або швидше досягти будь-якої цілі у порівнянні з іншими членами спільноти. Конкуренція виникає за простір, їжу, світло, самкуу і т.д. Конкуренція -- один із проявів боротьби за існування.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://geographer.ru/