3.4. Природа планеты вполне может обойтись без человека

Выяснив для себя невозможность человечеству обойтись без биосферы, вспомним, даже в космическом корабле он вынужден ее создавать. А теперь посмотрим на обратную сторону медали, на то может ли биосфера существовать без человека, выживет ли она без него? Общеизвестно, что появление жизни на планете сильно предшествовало появлению на ней человека. Стало быть, биосфера тех времен вполне обходилась без человека. Как это было?

Земля начала формироваться около 4,5 млрд. лет назад, но уже 3,8 млрд. лет назад она, видимо, обладала мощной биосферой и громадной массой живого вещества. По утверждению В.И. Вернадского эта масса с тех пор остается примерно постоянной.* То есть на протяжении всей истории планеты, ее биосфера обладает практически постоянной биомассой.

Простейшее объяснение этого содержится в структуре биосферы. Развиваясь, она создает все более сложные конструкции живого вещества, но по массе они оказываются ничтожны в сравнении с простыми организмами. Вот пример соотношения простого и сложного. Как известно, суммарная биомасса только на суше составляет около 10¹³ тонн, а биомасса почвенных микроорганизмов при этом оказывается примерно 10⁹ тонн. Это уже три четверти биомассы суши, а еще громадная масса простейших, одноклеточных водорослей, червей. Так что даже самое грубое рассмотрение соотношений уровней организации живого в биосфере планеты дает по массе тот же результат – биосфера нынешняя, в основном, тоже состоит из простых организмов.

________

* Делает более понятным этот парадокс закон экологической пирамиды. Она строится в соответствии с «правилом 10%». По нему на следующий трофический (пищевой) уровень переходит только 10% от энергии предыдущего уровня. Основная масса биосферы, таким образом, всегда находится на уровне: продуцентов, а также сосредоточена в детритных цепях питания.

Отчего так хорошо сохраняется планетарная масса живого? Оттого, что существует «давление жизни». Каждая популяция стремится полностью занять свое местообитание и по возможности его расширить. Вид, в свою очередь, заполняет весь свой ареал и тоже стремится его расширить. Для этого у живого есть мощный потенциал – способность размножаться в геометрической прогрессии. В первичной биосфере потенциал размножения большинства жизненных форм реализовался с небольшим числом помех. Планета была свободна, и поэтому биомасса нарастала очень быстро. Можно предположить, что произошел своеобразный «взрыв» появившейся жизни. Если это было так, то формирование первичной биосферы в исторические времена проследить невозможно. Оно случилось на очень небольшом отрезке времени. В дальнейшем же этот планетарный объем был заполнен жизнью, – сформировалась биосфера. Далее и до нашего времени происходят изменения только в ее структуре. Развиваются все более сложные по строению живые объекты. Их суммарная масса сравнительно мала, так что суммарные изменения биомассы живого на планете мало заметны. Ведь ее основу по-прежнему составляют те же объекты, что и у первичной биосферы.

Насколько устойчива биосфера к внешним воздействиям? Если человек своей деятельностью захочет уничтожить биосферу (или по незнанию слишком сильно на нее подействует), то, что же ему помешает сделать это? Для прояснения вопроса нужно разобраться в двух вещах:

а) кому легче сохраниться на поверхности планеты  человеку или микроорганизмам;

б) смогут ли мельчайшие организмы поддерживать кругообороты веществ и потоки энергии в биосфере, без участия людей и других крупных сложных организмов.

Это позволит ответить на вопросы:

1. останется ли на планете биосфера хоть в каком-либо виде после очень сильного антропогенного воздействия на нее?

2. сможет ли этот «остаток» функционировать и саморазвиваться?

Отвечая на первый вопрос, напомним, какие условия может выдержать человек и высшие формы жизни, сравнимы ли они с возможностями выживания у микроорганизмов? Комфортная температура для человека колеблется между 18 и 22 градусами тепла

Он может летать в космосе, где температура ниже – 100⁰ С, но в камере пилота должны поддерживаться все те же комфортные условия. Когда же речь заходит о вариантах атомной войны, то почему-то говорят о гибели биосферы, считая, что экран из пыли, поднятой с поверхности планеты, может погрузить Землю в «постядерную» зиму на долгое время. На такое долгое, что все живое погибнет. Однако в такой зиме биосфера не погибнет, а просто лишится высших форм жизни. Микроорганизмы, их споры, споры грибов могут достаточно продолжительно выдерживать не только холод «ядерной» зимы, но и космический холод. Жизнедеятельность многих из них не нуждается в кислороде. Не погибают они и при температурах много ниже 100⁰ С.

Если мы станем рассчитывать предельно допустимые концентрации (ПДК) для микроорганизмов практически на любые вредные вещества, то легко убедимся, что устойчивость их к этим веществам гораздо больше, чем у высших организмов. Кроме того, эти крошки, обладая гигантской скоростью размножения, легко изменяются, приспосабливаясь к новым условиям, образуют штаммы невосприимчивые к воздействию вредных веществ. Таким образом, они сохраняют свои популяции и даже обучаются использовать все новые вещества для своей жизнедеятельности.

Из сказанного не трудно вывести, что после катастрофы основная масса биосферы чрезмерно не пострадает. У этих мелких существ наступит пауза в жизнедеятельности, и они переживут «атомную зиму» в виде хорошо защищенных зачатков. В историческом масштабе эта пауза будет ровна мгновенью. Далее из спор и цист выйдут уцелевшие организмы. Быстро освоив свободное пространство и свободные ресурсы, они восстановят обычные биосферные круговороты вещества. Все это произойдет потому, что при экстремальных условиях на поверхности планеты легче сохраниться микроорганизмам, нежели высшим формам живого. Они в отличие от сложных форм, могут переждать значительный по времени период неблагоприятных воздействий и восстановить свою жизнедеятельность и численность.

Теперь обсудим второй вопрос  о возможности функционирования биосферы, состоящей только из микроорганизмов. В настоящее время микроскопические организмы (бактерии, водоросли, грибы, простейшие) составляют ту массу организмов-редуцентов, которая и справляется со всей производимой на планете органикой. Казалось бы, для такой гигантской работы необходимо, чтобы микроорганизмы по массе на Земле превосходили все прочие формы жизни. Учет их численности и массы до сих пор остается одной из сложнейших проблем экологии, и до сих пор не существует достоверных данных. Однако некоторые сведения все-таки собраны. Бактерий в почвенном слое может быть до 500 кг на гектар, грибов  до 200 кг. Другие, более обобщенные данные для наземных экосистем: численность микроорганизмов достигает 10¹⁵ на квадратный метр, а биомасса  до 100 г (сухого веса) на квадратный метр. Даже эти цифры говорят о том, что масса микроорганизмов на планете весьма велика, однако, мало вероятно, чтобы они превосходили по суммарной массе все прочие формы жизни. Последнее парадоксально, потому что не ясно, как в этом случае им удается расщепить до минерального состояния всю органику, созданную продуцентами. Конечно, заметную помощь здесь оказывают консументы, уменьшая эту огромную массу, на каждом следующем трофическом уровне. И все-таки конечный остаток органики перед минерализацией оказывается очень значительным.

Можно дополнительно обратиться еще к одному экологическому правилу, которое объясняет относительно малые размеры суммарной массы микроорганизмов. Его можно сформулировать так  чем меньше организм, тем выше его удельный обмен веществ. Это правило распространяется и на высших животных,  скажем, у личинок относительный обмен веществ интенсивнее, чем у взрослых форм, у яиц – соответственно выше, чем у личинок. Именно поэтому у водорослей, бактерий, простейших  удельный метаболизм (на грамм массы тела) много выше, чем у крупных форм, а стало быть, и работа их значительно интенсивнее. Все это убеждает нас в том, что ни численность, ни биомасса не могут служить точным показателем (или вообще показателем) того, что делают мелкие организмы, и какова скорость их деятельности. Хорошей иллюстрацией к сказанному является «перевернутая пирамида масс» в водных сообществах. Ее рассматривают в любом учебнике экологии.

Как известно, для поддержания кругооборота вещества в биосфере необходимо три группы организмов  продуценты, консументы и редуценты. Нарушение их соотношения также может негативно сказаться на функционировании биосферы при упрощении ее структуры. Увы, и здесь она оказывается хорошо защищена. В составе нашего живого вещества значительное место занимают такие древние формы жизни как цианобактерии, и даже архебактерии. Эти организмы играли определяющую роль в древней биосфере, ибо они могут совершать все три вида работ: продуцировать органическое вещество, потреблять его и разлагать остатки до минерального состояния. При катастрофе унесшей все высшие формы жизни на планете останутся цианобактерии, и это позволит биосфере функционировать без особых сбоев.

На основании сказанного можно сделать вывод о том, что интенсивность деятельности даст возможность биосфере, состоящей из микроорганизмов, поддерживать огромные обороты вещества и потоки энергии на планете. Во всяком случае, не меньшие, чем они были в первичной биосфере 3 – 4 млрд. лет назад. Естественно, что сохранится способность живых существ к эволюции, то есть к постепенному усложнению организации жизненных форм. Неуклонно будут совершенствоваться колониальные одноклеточные, и появятся первые в этом цикле преобразований многоклеточные существа. Они станут специализироваться, накапливать наследственные задатки, увеличивать число форм. Опять на каком-то этапе сформируется нервная система, и начнет развиваться мозг. Всего каких-то 300 – 400 млн. лет может понадобиться для появления нового интеллекта. Он, по-видимому, будет устроен не так, как нынешний. Эволюция необратима, она не повторит в точности предыдущий путь. Однако интеллект разовьется, осознает себя, и дай ему Бог уцелеть на планете, сохранившись вместе с ней.

Обобщение

Попытки человечества стать независимыми от природы не могут увенчаться успехом. Он не освоил превращение неорганического вещества в продукты питания, да и нет смысла в таком освоении. Гораздо более необходимо человечеству для снятия угрозы голода научиться превращать в продукты питания органическое вещество, создаваемое продуцентами. Это не только избавит его от голода, но и сделает планетарный кругооборот вещества более сбалансированным.

Человек не может жить в изоляции от сообщества, потому что он очень зависим от окружающих видов организмов. Они дают ему воду, воздух и пищу. Он включен во множество межвидовых взаимодействий, и они ему жизненно необходимы. Даже при наличие современнейших аппаратов жизнеобеспечения – космический корабль, для жизни пилота нужно окружение живыми организмами  биоценоз.

Каждое действие людей неминуемо отзывается на биоценозе. Любое преобразование сопровождается биоценотическими перестройками, и их результат чаще всего не отвечает первоначальным намерениям преобразователя. Очень разрушительными бывают не только преобразования ландшафтов, но намеренные или даже случайные переносы видов организмов.

Природа планеты, биосфера вполне может обойтись без человека. Ее основные круговороты вещества и энергии зависят от организмов, суммарная масса которых не изменяется вот уже несколько миллиардов лет. Они обладают гораздо большей устойчивостью и при катаклизмах, устроенных человеком сохранятся на планете в отличие от высших форм жизни. Последнее биосфере легко потерять и легко построить заново. К сожалению, к этим сложным и неустойчивым формам жизни относится и человечество.

Оглавление
1.1. Необходимые комфортные условия
2.1. Климатические условия и их пригонка к требованиям человека
3.1. Человек не может быть продуцентом
4.1. Создание человеческой культуры, параллельной культуре природы
5.1. Создание пищевых ресурсов
6.1. Попытки человечества, не меняя своей стратегии, сохранить Природу и необходимость эту стратегию изменить
7.1. Опыт древних по включению человека в систему природы – система «табу»
8. Кое-что об экологической аксиоматике
9.1. Общие приспособления к изменению климатических факторов
10. Экологические правила во взаимодействиях популяций
11. Возможные аксиомы в биоценологии
12. Обучение в дошкольном образовательном учреждении (Экологические сведения для воспитателя детского сада)
13. 1. Цель и тема занятия
14. Планирование урока экологии для первого класса
15. Планирование* урока экологии для второго класса
16. Планирование урока экологии для третьего класса
Глава 17. Планирование урока экологии для четвертого класса
18. Возможности интеграции с другими предметами.
Заключение
Литература