Что, человечество катится в экологическую пропасть? Очень похоже на то. Однако так ли нова проблема? Что, в старину человек действительно жил в экологическом «золотом веке», как нам сейчас кажется?
Экология, экологические проблемы, экологическая катастрофа, деградация биосферы. Эти слова слышал или читал каждый из нас. Действительно, то, что творит на планете человек, совершенно выходит за рамки нормальных биологических процессов и по своим последствиям вполне сопоставимо с падением гигантского метеорита, или нашествием полчищ киберов из системы Альдебарана, или другими бедствиями, которые так любят выдумывать писатели-фантасты. Не будем распространяться о выбросах в атмосферу углекислого газа, озоновых дырах, радиоактивном загрязнении и разлитой в морях нефти. Окинем беглым взглядом хотя бы основные наземные экосистемы и изменения, которые они претерпели за последние две сотни лет.
Хотя в слово биосфера и входит частица «био», однако это понятие, строго говоря, не имеет отношения к биологии. Изначально термин «биосфера» — из области геологии, точнее геохимии. Деление внешнего слоя Земли на сферы — атмосфера, гидросфера, литосфера — используется геологами с незапамятных времен и отражает своеобразие состава и химических процессов в этих средах. То же самое относится и к биосфере. Биосфера — это та часть верхних слоев планеты, в которых присутствуют активные живые организмы, за счет которых это «геохимическое пространство» имеет совершенно особый состав и особый ход преобразования геологических пород. G точки зрения эколога, биосфера ~ совокупность всех экосистем планеты. Эти экосистемы влияют друг на друга, некоторые из них поставляют друг другу различные вещества или создают друг для друга определенные условия и существовать сами по себе не могут.
Вообще, хотя вспышки численности лесных насекомых описывали и изучали многие поколения исследователей, но в этом вопросе далеко не все ясно. Лес живет долго и растет медленно. Чтобы понять, как вредители влияют на его жизнь, нужно знать не только то, что происходит во время вспышки и сразу после нее. Нужно знать, что происходило на протяжении многих лет до и что будет через много лет после. Таких исследований почти не проводилось. Но когда делались попытки рассматривать не просто вспышку вредителей и их влияние на выполнение плана по заготовкам товарной древесины, а воздействие этих вредителей на лес как цельный организм, выяснялись страшно интересные вещи.
Что делают фитофаги в старых, вековых лесах? Прежде чем взяться за этот вопрос вплотную, обратим внимание на то, как устроены настоящие старые леса. Это леса разновозрастные: в них соседствуют участки, занятые старыми деревьями, молодыми, поляны с совсем юным подростом, где старые деревья уже умерли, а молодые ещё не выросли. Такие леса существуют неопределённо долго, пока не изменится климат, равнина не сменится горами или пока не придет человек с мотопилой и трелевочным трактором.
Сельские хозяева и лесоводы очень долго подходили ко всем животным с прямотой, доходившей до наивности. Если на растении сидит насекомое и грызет лист — это насекомое вредное. К сожалению, несмотря на отчаянные усилия многих поколений экологов, большинство практических работников не утеряли своей первородной наивности до сих пор. Давайте посмотрим на вредителей внимательней.
Лесная экосистема, казалось бы, довольно уязвима для разнообразных напастей. А напасти случаются всякие и помимо человека. То буря повалит деревья, то пройдет по лесу зажженный молнией пожар. Однако леса существуют, несмотря на все время от времени случающиеся неприятности. А существуют они благодаря особым ремонтным бригадам, которые восстанавливают нарушения за довольно короткий с точки зрения леса срок — всего за сотню-другую лет. Этот процесс восстановления называется демутационной сукцессией. В ходе этой сукцессии ценотическая среда восстанавливается в несколько этапов.
Окончательная деструкция отходов, их минерализация или гумификация, во всех экосистемах производится микроорганизмами, в первую очередь бактериями и грибами. Однако, чтобы бактерии и грибы сработали быстро и эффективно, отходы желательно измельчить и произвести их первичную обработку. Этой работой занимаются многочисленные мусорщики. Лучше всего, пожалуй, процесс деструкции налажен в сухих южных степях, пустынях и полупустынях.
С точки зрения жителя Мурманска, Вологды или даже Москвы, степи — это благодатный юг. Благодатный то он благодатный, но вовсе не своим климатом. Степной климат суров.
Как мы уже говорили, для существования любой экосистеме нужны три основных блока — продукционный, деструкционный и регуляторный. Не забывайте только, что это принципиальная схема, границы между блоками — это границы между функциями, а не между организмами. Теоретически, конечно, отдельный вид живых существ (точнее, популяции этого вида) может входить только в один блок. Как бы такая ситуация облегчила жизнь ученым! Но в реальности всё намного сложнее и запутаннее.
Мы как-то привыкли много говорить о роли зеленых растений в жизни Земли и считать их основой основ. Зеленые растения и органические вещества синтезируют, и обеспечивают атмосферу кислородом, и на климат влияют.. Однако растения и деструкторы — единое целое. Без деструкторов растения существовать не могут. В наземных экосистемах рабочее место основной массы деструкторов — почва. Почти все деструкторы невелики, многие вообще видны только в микроскоп и жизнь ведут тихую и малозаметную. Но это не делает их менее важными. Общая масса почвенных грибов и бактерий в среднем по планете — около пяти тонн на гектар. Пять тонн активно работающих живых существ. А кроме грибов и бактерий делом разложения органики занимаются и черви, и клещи, и насекомые. Вся эта тесно связанная между собой компания называется сапротрофами, и о ней стоит сказать несколько слов.
При смешивании гумусовых веществ с минеральными компонентами почвы образуется гумус — сложная система органических веществ и минеральных частиц. Именно гумус придает почвам темную окраску. Состав и свойства гумуса зависят от химического состава минеральной части почвы, от температуры, от наличия в почве воды и кислорода, от того, какие организмы-гумификаторы могут жить, и живут, в таких условиях. Зависят свойства гумуса и от того, какие мертвые вещества поступают в почву. Гумификация хвои дает совершенно другой результат, чем гумификация луговых трав или дубовой листвы. Кстати, имейте в виду, что почва — это не только «земля». Подстилка — слой отмерших стеблей и листьев — это тоже часть почвы, её верхний горизонт.
Когда произносят слово «земля», в воображении обычно встает не наша планета, а теплый комок темного грунта, пронизанный тонкими корешками. Эта земля, почва, важнейшая часть любой наземной экосистемы. Вообще, почва, она в значительной степени «сама по себе». Её изучает особая наука — почвоведение, она рассматривается как особое природное тело, особая система. Почва состоит из частиц горных пород, воды, живых существ (в основном микроорганизмов) и сложных органических молекул — гумусных веществ. Совокупность минеральных «песчинок» и облепляющих их гумусных веществ называется гумусом. Гумус — совместный продукт жизнедеятельности живых существ и сложных химических реакций, идущих в почве.
В самом широком смысле это комплекс организмов, обитающих на определенной территории и связанных совместным преобразованием вещества и энергии, причем в этот комплекс как неотъемлемый компонент входит и сама эта физическая (или, как говорят экологи, абиотическая) среда. Таким образом, экосистема имеет в себе и «живой» и «неживой» компоненты.
Термин «экология» введен в научный обиход Эрнстом Геккелем в 1866 г. Экология — это наука, изучающая взаимоотношения организма со средой его обитания, в том числе взаимоотношения с другими организмами. Экое (или ойкос) по гречески — дом. Однако ойкос — это не только дом или место жительства.
