Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого
Шрифт:
Пресс хищников сдерживает чрезмерное размножение представителей нижележащих трофических уровней и оздоровляет их популяции, элиминируя больные особи. Говорят, что мы ценим только то, что теряем. В полной мере это подтверждается в отношении хищников.
Лет 30 назад человечество, не желая отдавать никакой дани хищникам, объявило им беспощадную войну. Только в 1962 г. в нашей стране было уничтожено 1 154 700 хищных птиц. А дичи, против ожидания, стало меньше: начались эпизоотии.
Еще в конце 30-х годов А. Л. Берлин назвал хищных птиц «индикаторами чумы». Работники противочумных станций в Забайкалье в 40-е годы широко использовали хищных птиц для получения информации о возможных очагах заболевания. Культуру чумы они выделяли, отбирая у птенцов степного орла пищу, принесенную родителями — тогда как поиски ее возбудителя обычными способами (обследование
Полное уничтожение хищников чревато печальными последствиями. Бернгард Гржимек пишет: «После того как леопарды были уничтожены почти во всей Восточной Африке, павианы так размножились, что на плантациях и огородах местных жителей с ними не стало никакого сладу. Павианы стали нападать на молодых антилоп и домашних коз и пожирать их». Сейчас человечество, осознав свою ошибку, взяло хищников под свою охрану.
Есть у многоклеточных животных и другая функция — средообразующая. Поглощая те или иные элементы и выделяя продукты метаболизма, многоклеточные животные активно воздействуют на среду своего обитания. Наиболее активными в этом отношении являются фильтраторы (в водных экосистемах) и детритоядные животные (в почвах и донных осадках водоемов).
Итак, транспорт биосферы, ее пульт управления, кондиционер и ассенизационное устройство — вот что такое многоклеточные животные в биосфере. Не зря их, видно, миллион триста тысяч видов…
Мы закончили обзор органического мира Земли, и на этом можно было бы поставить точку, — если бы в биосфере не существовало явления симбиоза.
Термин «симбиоз» впервые был предложен в 1879 г. немецким биологом Антоном де Бари (1831—1888) для обозначения различных форм тесного сожительства двух организмов разных видов. Со школьной скамьи нам известно о лишайниках — организмах, представляющих собой неразрывное целое водорослей и грибов. Однако лишайники долго считались странной прихотью природы, непонятными уродцами. Лишь в последнее время начинает выясняться, что симбиоз — характерная форма сосуществования организмов в биосфере, распространенная главным образом в условиях неблагоприятных для жизнедеятельности. Лучше всего это видно на примере тех же лишайников. Если для Земли в целом отношение числа видов лишайников (16 тыс.) к числу видов семенных растений (160 тыс.) составляет 0,1, то для острова Явы оно равно 0,06, для Исландии — 1, а для Антарктиды — 175! Чем суровее условия, тем более эффективным для освоения жизненного пространства оказывается симбиоз.
Симбиотические отношения обеспечивают функционирование автотрофов и гетеротрофов в пределах единого симбиотрофного организма. Этот вопрос на основе анализа всей мировой литературы недавно рассмотрел выдающийся советский биолог, академик Меркурий Сергеевич Гиляров (1912—1985).
Автотрофные организмы в таком симбиотическом организме могут быть представлены как фотоавтотрофами, так и хемоавтотрофами. Физиология такой системы с участием фотоавтотрофов хорошо изучена на примере морских ресничных червей Convoluta roscoffensis, встречающихся огромными массами у берегов западной Франции и у островов Джерсей и Гернси (Великобритания). Вылупившись из яйца, эти черви заглатывают микроскопические зеленые водоросли, которые, оставаясь живыми, проникают через стенки их кишечника в полость тела. Из-за множества поглощенных водорослей черви приобретают ярко-зеленую окраску. Водоросли внутри червей, как им и полагается, занимаются фотосинтезом и снабжают своих хозяев пищей. В результате ротовое отверстие и пищеварительный аппарат становятся для червей ненужными и постепенно атрофируются. Учитывая интересы своих «кормильцев» (без фотосинтеза теперь не проживешь!), черви в дневное время ведут активный образ жизни в толще воды, а на ночь зарываются в песок. Встроенные фотоавтотрофы имеют и некоторые другие многоклеточные животные — зеленые гидры, двустворчатые моллюски тридакны и коралловые полипы. Именно сосуществование с микроскопическими водорослями зооксантеллами обеспечивает коралловым рифам колоссальную биологическую продуктивность, более нигде в океанах не достижимую.
Но и это не все. Самые поразительные открытия были сделаны недавно — когда было установлено, что некоторые животные, не имея собственной пищеварительной системы, питаются исключительно за счет хемоавтотрофов, которыми они инкрустированы. Здесь самым ярким примером являются вестиментиферы, принадлежащие
«Организм симбиотрофного животного при детальном морфологическом исследовании представляет собой комплекс организмов, — делает вывод М. С. Гиляров. — Физиологически каждое симбиотрофное животное, в сущности, не животное, а система, в которой обеспечивается относительно замкнутый круговорот биогенных элементов… На их примере видно, насколько условны представления об организме, насколько сложно дать определение этого понятия и его границ» [40] .
По существу, все высшие животные представляют собой не организмы, а надорганизмы, поскольку включают в себя целый комплекс микроорганизмов, способствующих пищеварению. Специально проведенные эксперименты показали, что стерильные особи (свободные от микроорганизмов) резко отличаются от обычных и должны быть охарактеризованы как неполноценные.
40
Гиляров М. С. Экологически автотрофные животные и их особенности. — Успехи современной биологии, 1983, т. 96, вып. 1(4), с. 11.
В масштабе биосферы можно говорить о чудесном симбиозе всего живого вещества Земли, идеально сбалансированном со средой обитания.
Вы помните бабочку из рассказа Рея Бредбери «И грянул гром» — бабочку, изменившую ход истории? Американский фантаст ничего не преувеличил. Биосфера — тонко сбалансированная система. И «маленькое изящное создание, способное нарушить равновесие», рожденное фантазией Бредбери, и «толстое тело коровы» из стихов Заболоцкого находят свое место «на карте живущих всего мира». Живи, живое…
Глава третья. Сгущения и пленки жизни
Все живое представляет неразрывное целое, закономерно связанное не только между собою, но и с окружающей косной средой биосферы.
Из жизненного опыта нам хорошо известно, что жизнь размещена в биосфере очень неравномерно, и площади, густо населенные живыми организмами, чередуются с пустынными пространствами. Такая неравномерность распределения живого вещества наблюдается в биосфере повсеместно — на суше и на море, на земле и под землей.
В. И. Вернадский выделял две формы концентраций жизни: жизненные пленки, прослеживаемые на огромных площадях (например, планктонная пленка жизни, покрывающая всю верхнюю часть водной толщи океана), и сгущения жизни, имеющие более локальное распространение (например, сгущения стоячих водоемов). Мощность концентраций жизни обычно измеряется единицами или десятками, значительно реже — одной-двумя сотнями метров, т. е. по отношению к биосфере в целом — ничтожными величинами. Остальная часть биосферы представляет собой зону разрежения живого вещества.
Пленки и сгущения жизни являются областями наибольшей биогенной миграции атомов и трансформации энергии в биосфере. Развивая идеи Вернадского, А. И. Перельман отметил, что вся биосфера по вертикали отчетливо разделяется на две зоны: верхнюю, в которой происходит фотосинтез, и нижнюю, где фотосинтетические реакции невозможны. Он предложил верхнюю зону называть «фитосферой», а нижнюю — «редусферой». Н. Б. Вассоевич, критикуя эти названия, предлагал соответственно для зон название «фотобиосфера» и «мелабиосфера» (от древнегреческого корня «мела(н)», темный). Однако термин «мелабиосфера» также не является вполне удачным, поскольку он лишь одной буквой отличается от других терминов Н. Б. Вассоевича — «метабиосфера» и «мегабиосфера». Представляется поэтому, что нижнюю зону биосферы лучше называть не мелабиосферой, как предлагает Н. Б. Вассоевич, а меланобиосферой.