Основные закономерности иерархии биосферы (трофические уровни

Пирамида чисел (

численностей) отражает численность отдельных организмов на каждом уровне. Например, чтобы прокормить одного волка, необходимо по крайней мере несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений. Иногда пирамиды чисел могут быть обращенными, или перевернутыми. Это касается пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а первичными консументами - насекомые. В этом случае уровень первичных консументов численно богаче уровня продуцентов (на одном дереве кормится большое количество насекомых).

Вид, являющийся потребителем, не может полностью уничтожить всю популяцию своих потенциальных жертв: в противном случае он погибнет сам. В свою очередь, уровень плодовитости жертв эволюционно складывается с учетом того, что часть популяции будет уничтожена хищниками. Но естественно, что всегда имеются ограничения и на численность самих хищников. Это поддерживает равновесие системы.

Любая популяция сама по себе также является устойчивой биологической системой. Для обеспечения этого она непрерывно воспроизводит свой вид в биогеоценозе, в котором существует. Законы самоорганизации биосферы таковы, что между особями популяции складываются взаимоотношения, направленные на организацию выполнения этой функции. В частности, при благоприятных условиях существования популяции ее особи начинают размножаться более интенсивно. Это приводит к тому, что между отдельными особями возникает конкуренция (из-за территории, самок и т.п.). [19] Для популяции становится выгодно, чтобы часть особей размножаться перестала и рост численности замедлился. Понятно, что для особи отказ от создания потомства ненормален, но для популяции это необходимая реакция на ее чрезмерную численность. [14] Например, при определенной плотности внутри сообщества грызунов начинают обостряться внутренние отношения. При этом агрессивные формы отношений начинают преобладать над коммуникативными, возникает обстановка стресса. Последний приводит к гибели отдельных особей или к блокировке у некоторых из них поступления в кровь половых гормонов.

При резком ухудшении условий существования (чрезмерно расплодились хищники, ухудшились климатические условия, стало мало корма и т.п.) популяция начинает сокращаться. Тогда включаются природные механизмы, стимулирующие размножение. Но популяция всегда стремится к оптимальному уровню своей численности, и, следовательно, для любой популяции характерен процесс саморегуляции. [14]

Таким образом, биосфера представляет собой систему, в которой в качестве подсистемы выступают биогеоценозы. Каждый биогеоценоз, в свою очередь, является самостоятельной системой, в которой в качестве подсистемы выступают популяции. В них же подсистемами являются отдельные организмы. Каждый организм, естественно, представляет собой отдельную биологическую систему. Последняя является основной единицей обмена веществ. [16]

Биогенный круговорот веществ в планетарном масштабе возможен только потому, что все организмы осуществляют его с окружающей средой непрерывно. [13] Именно с организма начинается цепь взаимоотношений между составляющими живой материи. И ни на одном уровне эту цепь прерывать нельзя, ибо все они связаны между собой функционально. А значит биосфера, являясь целостной иерархией подчинена этой закономерности. [14]

Жизнедеятельность организмов сводится к дыханию, питанию и размножению. Последнее всегда считалось основным отличительным признаком живого вещества, гранью, которая отделяет его от неживой материи. Основные законы размножения организмов были известны давно. В частности, Ч. Дарвин и А.

Уоллес считали, что всякий организм, при отсутствии внешних препятствий, может за счет размножения рано или поздно покрыть всю поверхность земного шара: ведь организмы размножаются в геометрической прогрессии, причем мелкие организмы воспроизводят себе подобных гораздо быстрее, чем крупные. [19]

В.И. Вернадский первым поставил вопрос о значении размножения организмов для организованности биосферы, бытия планеты в целом. [7]

В.И. Вернадский обратил внимание на преобладание в живом веществе изотопов, то есть атомов, имеющих разное строение, но обладающих одинаковыми химическими свойствами. Он предположил, что организмы различно относятся к изотопам, что живое вещество способно разлагать смеси изотопов и использовать в своей жизнедеятельности лишь некоторые из них. Он показал, что организмы строятся из однородных, чистых элементов, а косная материя - из смеси изотопов. В этом, по мнению Вернадского, состоит существенное различие между живым и косным веществом. [3]