Биотическая регуляция окружающей среды

Эволюция биосферы свидетельствует, что при любом воздействии на биосферу – природном или антропогенном – ее гомеостаз обес­печивается за счет сохранения биологического разнообразия. Отсюда очевидно, что экологические условия есть продукт взаимодействия биоты и окружающей среды, и лишь правильная оценка этого взаи­модействия позволяет разработать достоверные методологические подходы к сохранению или даже к улучшению экологической обста­новки в случае ее нарушения на всех экосистемных уровнях, вплоть до глобального.

Исследования проблемы биологической регуляции окружающей сре­ды показали, что в настоящее время в экологической науке известны две основные концепции взаимодействия биоты и окружающей среды.

Согласно первой концепции –традиционной – окружающая среда пригодна для жизни в силу уникальных условий на поверхности Земли, а естественная биота приспосабливается к любой окружающей среде благодаря главному свойству жизни – способности к эволюции и непрерывной адаптации к меняющимся условиям среды. При этом любые виды организмов, способные адаптироваться к окружающей среде и производить наибольшее количество потомков, могут состав­лять земную биоту.

Согласно традиционной концепции изменение окружающей сре­ды под воздействием человека – это определенный этап естественно­го эволюционного процесса – превращения биосферы в новую гло­бальную биосистему, а природное биоразнообразие – генетический ресурс человека, который следует сохранять лишь в заповедниках, зоопарках и генных банках. При этом безостановочный экономиче­ский рост возможен лишь за счет непрерывного расширения исполь­зования ресурсов биосферы.

Таким образом в традиционной концеп­ции практически игнорируются экологические ограничения на чис­ленность популяций биологических видов (в том числе человека), а также причины образования естественных сообществ и их среды обитания.

Во второй концепции основная роль отводится биотической регу­ляции окружающей среды. Биота Земли рассматривается как единст­венный механизм пригодных для жизни условий окружающей среды в локальных и глобальных масштабах. В случае прекращения регули­рующего воздействия биоты физически неустойчивая окружающая среда быстро перейдет (примерно за 10 тыс. лет) в устойчивое состоя­ние, как на Марсе или Венере, где жизнь невозможна.

В этой концепции главным свойством жизни считается способ­ность видов к поддержанию тех условий окружающей среды, которые пригодны для существования биоты на любом экосистемном уровне, а не способность к непрерывной адаптации к изменяющимся услови­ям среды. Биотическая регуляция окружающей среды возможна в ре­зультате скореллированного взаимодействия между организмами и средой, которая подобна скореллированности клеток и органов внутри многоклеточного организма. Работу по обеспечению поддер­жания окружающей среды выполняют виды с оптимальной, а не с максимальной численностью. Именно они образуют сообщества и составляют земную биоту, обеспечивая стационарность численно­сти особей, регулярность популяционных колебаний видов и предот­вращают популяционные взрывы, разрушающие сообщества. Пере­ход любого вида к максимальному количеству потомков, относится к генетическому отклонению от нормы, и они немедленно вытесняются из популяции. Механизм отбора в этом случае – конкурентное взаимодействие однородных сообществ.

При переходе окружающей среды в новое состояние (например, изменение восстановительной атмосферы на окислительную) обяза­тельно происходит существенная перестройка биоты. Но перестрой­ка осуществляется без потери биотой способности предотвращать пе­реход среды в состояние, непригодное для существования любой биоты. Это связано с тем, что существует несколько условий окру­жающей среды, пригодных для жизни, а эволюционирующая биота способна перебирать все приемлемые для жизни условия.

Жизнь на Земле существует около 4 млрд. лет, причем альтернатив­ность вышеописанных концепций сохраняется на протяжении всего этого периода. Но за этот период изменился диапазон условий, при­годных для жизни, от локальных до глобальных масштабов. Это зна­чит, что жизнь все это время изменяла окружающую среду в благо­приятном для себя направлении, т. е. биотическая регуляция среды имела место с самого момента возникновения жизни.

Существование биотической регуляции окружающей среды дока­зывается рядом факторов, важнейшими из которых являются сле­дующие:

1. Выбросы неорганического углерода из земных недр в атмосфе­ру с огромной точностью соответствуют содержанию органического углерода в осадочных породах, что обеспечивает практически посто­янное содержание неорганического углерода в атмосфере в течение сотен миллионов лет.

2. Концентрация биогенных элементов (С, N, Р, О₂) в океане сформирована и поддерживается биотой, о чем свидетельствует отно­шение C/N/P/O₂, совпадающее с таковым при синтезе органического вещества.

3. Круговорот воды на суше также определяется биотой, так как ²/з осадков связано с испарением воды на суше, в котором домини­рующая роль принадлежит биоте (транспира́ция – это испарение воды растением.).

4. Незатронутая деятельностью человека биота океана поглоща­ет избыток диоксида углерода, выбрасываемого в атмосферу челове­ком, т. е. действует в соответствии с отрицательными обратными свя­зями, в то время как измененная человеком биота суши утратила эту способность.

5. Биотой океана поддерживается концентрация диоксида углерода в океане в три раза меньше, чем если бы ее воздействие отсутст­вовало, так как потеря органического углерода океаном в атмосферу компенсируется поступлением в океан органического углерода.

Биотическая регуляция исключает адаптацию, и наоборот. Адаптационные процессы связываются со способностью выживания орга­низмов в определенных условиях, а если условия не меняются – нет и адаптации. При отсутствии адаптации биоты к искаженным усло­виям среды, разрушение биотической регуляции обратимо. После прекращения антропогенного возмущения происходит восстановле­ние аборигенных сообществ, содержащих правильную информацию о нормальных условиях среды и способах их регуляции путем уже описанных выше сукцессионных процессов (см. гл. 5).

Таким образом, биотическая регуляция окружающей среды – это механизм управления окружающей средой, основанный на отобран­ных в процессе эволюции видах, содержащих необходимую для управления средой генетическую информацию. Возможность выжи­вания человечества состоит в восстановлении естественной биоты на территориях, достаточных для сохранения ее способности к регуля­ции окружающей среды в глобальных масштабах. Главной экологиче­ской задачей человечества должно считаться сохранение и восстанов­ление естественной биоты суши на Земле, которое должно сопровож­даться полным прекращением дальнейшего освоения естественной биоты океана.

Человек, став мощным геологическим фактором, оказывает гло­бальное воздействие на биосферу. Биосфера, со своей стороны, через свои экологические законы, которые он вынужден соблюдать, чтобы выжить, в том числе и закон биотической регуляции окружающей среды, воздействует на человека. Создаются условия, очень напоми­нающие сопряженную эволюцию, или коэволюцию в системе «чело­век – биосфера». Продуктом такой коэволюции может стать так назы­ваемая «ноосфера», т. е. сфера разума.