Состояние и особенности эволюции живого вещества в современной биосфере

Современное состояние живого вещества в биосфере.

Живое вещество автотрофного типа (высшие растения, водоросли, ряд видов бактерий) является единственным аппаратом фотосинтетической аккумуляции солнечной энергии на планете, следовательно, ведущим фактором функционирования биосферы. Вместе с тем живое вещество является, прямо или косвенно, объектом хозяйственной деятельности человека (сельское хозяйство, продовольствие, лес и топливо, стройматериалы, сырье для ремесел и промышленности) и объектом последствий антропогенной нагрузки и техногенного воздействия. Запасы живого вещества в биосфере иллюстрируют данные В. А. Успенского (1956) о биомассе растений, т/год:

Живое вещество планеты и его формы: биомасса, экосистемы, разнообразие и численность видов, генетический фонд наследственности — страдают от ошибочных действий человека, от нарушений в экологической среде. Учащаются случаи полного исчезновения отдельных видов растений и животных. Природные экосистемы почти повсеместно испытывают влияние человека и его деятельности, замещаются агроэкосистемами или полностью исчезают, вытесняясь индустриальными, городскими системами. Происходит тревожный общепланетарный процесс нарушения функций и разрушения живого вещества — главного механизма биосферы и условия существования и развития человечества.

По мнению ученых разных стран, наибольший потенциальный вред биосфере наносит неудержимое, хищническое уничтожение лесов. Ежегодно они вырубаются на площади от 7 до 20 млн га. Эта площадь превышает площадь Англии. По данным ЮНЕСКО, тропические леса уже вырублены на 50% площади, леса умеренного и холодного поясов также сократились по крайней мере на 30—40% от начальной площади. Особенно интенсивно вырубаются леса влажных тропиков и субтропиков бассейна Амазонки, в Экваториальной Африке, Южной и Юго-Восточной Азии, странах Океании. Послелесные территории зарастают вторичными лесами, большая часть отводится под примитивные пастбища, некоторая часть используется в земледелии, обеслесенные тропические почвы быстро утрачивают плодородие, в большинстве эродируются. Нарушение теплового, водного и углеродно-кислородного режима, вызванное уничтожением лесов, может отрицательно сказаться на всей планете: вымрут многие виды растений, высших животных, насекомых, микроорганизмов.

Лиственные леса паркового, байрачного, долинного типов были в прошлом в черноземной зоне. Теперь они практически полностью уничтожены, что усилило эрозию почв. Уничтожены ксерофитные леса Средиземноморья, вырублены на топливо кустарники песчаных равнин Средней Азии и Северной Африки, муссонных регионов Юго-Восточной Азии. Сократились или исчезли лесные покровы Скалистых гор, Анд, гор Кавказа, Крыма, Балкан, Тянь-Шаня, Атласа, Загроса. Все это вызвало интенсивную эрозию и дефляцию почв, активизацию оползневых и селевых процессов. Частыми стали грозные наводнения. Засухи отмечаются даже в таких странах, как Индонезия, Бразилия, Англия, Швеция, где их раньше не было. Уничтожение лесов вызывает цепную реакцию отрицательных последствий в биосфере.

Лесная растительность была преобладающей частью биомассы биосферы, поэтому можно считать, что уменьшение активной фитомассы на планете составляет 30—40% (В. А. Ковда, 1985). Вероятное снижение интенсивности и суммарной продуктивности фотосинтеза, а также уровня продукции кислорода, вероятно, значительно меньше — лишь 10—15%.

Выжигание лесов и кустарников вызвало интенсивный рост трав на послелесных территориях. Но даже в самых пышных луговых степях биомасса живого вещества в 10—15 раз меньше запаса биомассы лесов. Под покровом трав ослаблен промывной режим почв, формируется менее кислая среда. Обилие корневой массы травянистых растений обусловливает высокую гумусность и накопление органического детрита, обеспечивает эти почвы высоким содержанием биофильных элементов и потенциально активной энергии. Однако в земледелии в результате перевыпаса, эрозии, выжигания трав и пожнивной стерни, окисления гумуса общая биомасса травянистых территорий и запасы гумуса за минувшие 100—150 лет сократились на 30—50%. Биомасса культурных растений составляет примерно 10 млрд т ежегодно и далеко не компенсирует потерь живого вещества, вызванных вырубкой лесов, распашкой, выжиганием и деградацией травянистых экосистем.

В биосфере сокращается вес, численность, количество видов и функций животных. В живом весе зоомасса холодных и таежных экосистем составляет 100—350 кг/га, в лесах разного типа — 1000—1500— 2500 кг/га. В условиях влажных тропических лугов и лесов численность низших организмов достигает 50—70—125 млн на 1 м², количество видов — многих тысяч, суммарный запас одних беспозвоночных (главным образом червей) — 125—150 т/га. Эродированные и дегумифицированные агропочвы бедны фауной, но окультуренные почвы всегда богаты дождевыми червями.

Общая суммарная величина животной массы составляет около 1—0,5% фитомассы. Роль зоомассы незаменима, так как это обязательное звено в минерализации органики, замыкании биогеохимических циклов и в воспроизводстве условий плодородия почв. Отчуждение отходов животноводства, исключение или недооценка необходимости использования местных органических удобрений (навоза, компоста, отходов) нарушают законы экологии и почвообразования, ведут к истощению почв и падению продуктивности. Тяжелые машины, уплотняющие почвы, отчуждение органических веществ, монокультура вызывают снижение запасов живого вещества и гумуса и ведут к обеднению полевых, пастбищных экосистем и к их стерилизации. При этом сокращается и население почвенных микроорганизмов.

Неповторимо меняются и исчезают даже почвы, при этом нарушаются исторически сложившиеся пищевые цепи и пути передачи энергии. В основу рационального природопользования должны быть положены следующие принципы, сформулированные на основе анализа природы и функций живого вещества в биосфере и почвах (В. А. Ковда, 1985).

• 1. Экологическое соответствие растений и животных условиям региона, прежде всего почвенным и климатическим.
• 2. Максимально возможное увеличение на пастбищах и полях севооборота растений, экологически дополняющих друг друга (например, бобовые и злаки) и оставляющих органическое вещество в почвах.
• 3. Расширенное воспроизводство почвенного плодородия за счет внесения в почвы агроэкосистем всех отходов органических веществ, местных органических удобрений (компосты, навоз, сапропель, торф и др.) и необходимого по урожаю количества минеральных удобрений.
• 4. Поддержание значительных запасов органических веществ и высокой биологической активности почв для образования углекислоты, повышения эффективности фотосинтеза и биофиксации азота.
• 5. Предотвращение эрозии почв, их засоления, переуплотнения, химического отравления, т. е. процессов, стерилизующих почвы.