Raft Master » Научная библиотека » Биоэкология » Внешняя и внутренняя среды в биоэкологических объектах


  • 5-01-2013, 04:59
  • | Views: 1078


Внешняя и внутренняя среды в биоэкологических объектах

Внешняя и внутренняя среды в биоэкологических объектах

В биологии всегда подчеркивается принципиальное отличие внутренней среды организмов и среды внешней, окружающей. Состав внутренней среды клеток (цитоплазмы) рассматривается в учениках подробно, с перечислением основных классов входящих в неё веществ и подчеркивается важность постоянства состава и концентраций разных компонент. Важное значение придаётся поддержанию необходимой для жизни обводнённости клеток, и тканей, стабильности осмотического давления клеточного сока.

Перечень молекулярных компонентов внешней среды - растворенных минеральных и органических веществ так велик и разнообразен, что обычно перечисляются лишь классы соединений. При этом всегда подчеркивается, что концентрации разных минеральных и органических веществ в воде водоемов и в почвенных растворах варьируют в очень широком диапазоне. Достаточно вспомнить, что значения рН в почвах и природных водах различаются в пределах от 4 до 10. Это значит, что концентрация ионов водорода варьирует в переделах 6 порядков величин. Также широко варьируют концентрации главных биогенных элементов и веществ.

Постоянство внутренней среды живых телесных и надтелесных объектов на фоне широкой вариабельности внешних переменных обеспечивается в организованных природных системах благодаря разнообразию саморегуляторных процессов, протекающих на всех уровнях организации экосистемы. Результатом таких процессов является так называемый гоемостаз. Гомеостаз - явление не только биологическое, а биоэкологическое и даже биогеоэкологическое.

Во введении в восьмую тему разные дискретные отсеки биосферы сравнивались с бутылками разного объема с их содержимым, которое регулируется только при их заполнении для продажи. В отличие от содержимого бутылок, состав внутренней среды экосистем и биосферы формируется и стабилизируется при участии живых и косных структур, находящихся в отсеках соответствующих уровней организации. В клетке в регуляции участвуют клеточные органеллы, в сложных сообществах - организмы разных трофических уровней, в экосистемах к этому добавляется участие косного ложа, на котором сообщества обитают, включая рельеф местности и климат. В учебниках по "общей биологии" разнообразие внутренних сред с их специфической авторегуляцией полностью игнорируется и сводится к некому усредненному и безликому образу "внутренней среды вообще". Это очень примитивное понимание. У учащихся создаётся и надолго закрепляется в корне ошибочное представление о жизни и её регуляции на разных уровнях организации. Искажается и представление о жизни региональных экосистем.

Высший уровень регуляции и стабилизации внутренней среды в составе биосферы - это уровень биосферы в целом. Рангом ниже следует внутренняя среда региональных экосистем (внутренних морей, озёр, прудов, почвенных экосистем лесного, лугового, и сельскохозяйственного типа, внутренняя среда городов и поселков). Насколько стабильна внутренняя среда живых телесных и надтелесных систем, можно судить по характерным для каждого уровня устойчивым концентрациям молекулярно растворенных в воде минеральных и органических веществ.

На рис. 8.5 показано соотношение между геометрическим объёмом телесных и надтелесных водных объектов и концентрацией растворенного органического вещества (РОВ) в их внутренней среде. В показанный на графике ряд входят живые организмы, локальные подводные пологи донных морских макрофитов и водоёмы с их населением. На абсциссе графика отложены значения индивидуального геометрического объема объектов. На ординате отложены значения концентрации РОВ в клеточном соке ветвей многоклеточной водоросли цистозиры, в сыворотке крови черноморских акул и крупной рыбы. Это внутренняя среда организмов. Далее на графике следует концентрация РОВ в объектах надтелесного типа - в воде, взятой в густых зарослях прибрежных водорослей, выделяющих в ближайшую водную среду свои органические метаболиты. Далее следует РОВ в воде озёр и водохранилищ Украины с зарослями высшей водной растительности и, наконец, РОВ в воде Азовского и Черного морей.

Рис. 8.5. Соотношение между геометрическим объёмом (Vn, Vn+1) водных биокосных объектов с концентрацией (Cw) суммы растворённых в воде органических веществ (РОВ) в их внутренней среде. Линия 1 слева направо: клеточный сок морских многоклеточных водорослей (♦), в крови рыб (А), вода в прудах и мелких озёрах с обильной водной растительностью (■), вода на мелководьях Чёрного моря (+), вода в океанах (Ж). Штриховая линия 2 показывает соотношение между геометрическим объёмом и концентрацией взвешенного "живого вещества" организмов (ВОВ) в аналогичных водных объектах. Линия 3 - солёность воды в водоёмах разного объёма.

Вертикальные штриховые линии показывают область, в которой происходит пересечение линий РОВ и ВОВ. Кружком показана точка пересечения регрессий, в которой концентрации РОВ и ВОВ одинаковы.

Как следует из графика, концентрации РОВ во внутренней среде водных объектов разного типа и разного положения в иерархии биосферы, коррелирует с геометрическим объёмом объектов. Соотношение между концентраций взвешенного живого вещества и геометрическим объемом объектов отражает на рис. 8.5 штриховая линия 2 (её описывает часто обсуждавшееся уравнение Cw = aVb).

Отметим особенности положения линий 1 и 2 в метрическом поле. Обе линии описываются одинаковым уравнением, но значения коэффициентов а и А в них различны, вследствие чего они пересекаются в области, отмеченной кружком. Точка пересечения регрессий всегда имеет важный биоэкологический смысл. Как следует из графика, в левой его части, до точки пересечения (от 10"19 до 10"12 км3) концентрация ВОВ выше концентрации РОВ. В области кружка концентрация ВОВ и РОВ во внутренней среде объектов одинакова. Правее точки пересечения регрессий концентрация РОВ все более превышает концентрацию ВОВ.

Поясним, что область пересечения регрессий по ВОВ и РОВ находится не в какой-то одной, всегда постоянной точке, но может сдвигаться вправо или влево, что зависит от специфики сравниваемых объектов. В данном случае диапазон пересечения находится между двумя вертикальными штриховыми линиями (10"п - 10"9 м3). Область в 4 порядка величин V примерно соответствует области перехода от объектов телесного типа к надтелесным, т.е. от биологических к экологическим. Это позволяет в каждом конкретном размерном ряду объектов находить минимальный размер экосистемы.

Но не этот, хотя и важный, но формальный вопрос обсуждается в данном случае. Наш основной вывод состоит в том, что внутренняя среда водных объектов телесного и надтелесного ранга единообразно регулируется и стабилизируется живым веществом соответствующих уровней организации.

Совершенно другим образом регулируется солевой состав воды в озёрах, морях и океанах. Линия 3 на рис. 8.5. показывает, как в размерном ряду водоёмов изменяется концентрация минеральных солей (общая солёность). Чем больше объем водоема, тем больше соленость, что и понятно: солёность воды организмами регулироваться не может. Солевой состав природных водоемов регулируется и стабилизируется при решающем участии косной основы экосистем, т.е. геохимически.

Понятно, что для жизни водных систем важна не только стабильность состава и концентраций биогенных составляющих внутренней среды, но и интенсивность постоянного обновления самой воды. Все живые и жизнеобитаемые системы открыты, прежде всего, по воде. Из рис. 8.6 следует, что интенсивность водообмена регулируется и стабилизируется по тому же закону, что и концентрация РОВ внутренней среды. На каждом уровне организации биосферы интенсивность водообмена регулируется также автономно: в клетке - в результате взаимодействия разных клеточных органелл, в многоклеточных организмах - при взаимодействии разных органов. В региональных экосистемах и биосфере регуляция происходит при взаимном участии Гео, Био и Социо. Региональные экосистемы - основной объект, в которых людское население приходит в наиболее тесное и постоянное соприкосновение с Природой. В учебниках по так называемой "общей биологии" (Кучеренко и др., 2001), издаваемых чиновниками минобраза Украины, дается в корне неверная интерпретация формирования и регуляции внутренней среды экосистем и биосферы.

Испокон веков люди селятся преимущественно вблизи водоемов, вдоль их берегов. На морских побережьях расположены крупнейшие города мира, действуют мощные морские порты, сконцентрированы транспортные узлы. К берегам подходят железные дороги, везущие огромные количества химикатов. Именно из водоёмов и водотоков люди получают питьевую воду. Вода, химически изменённая по многим параметрам и далеко уже не соответствующая нормам биосферы, поступает из водоёмов во все органы и клетки живых тел, людей в том числе. Здоровье миллиардов людей оказывается под угрозой. Медики сообщают, что ухудшение здоровья людей всего мира является проблемой не медицины, а состояния внутренней среды водных экосистем, в основном региональных.




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Иерархия обитаемых пространств многоклеточной водоросли цистозиры


    Экологический метаболизм


    Водоемы и водные экосистемы


    Соотношение сухого вещества золы и фосфора в составе косных и живых тел био ...


    Сообитание в общей для всех биосфере

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры