Системы организмов и биота Земли

В настоящее время на Земле насчитывается более 2,2 млн видов организмов. Систематика их все более усложняется, хо­тя основной ее «скелет» остается почти неизменным со време­ни ее создания выдающимся шведским ученым Карлом Лин­неем в середине XVIII в.

Известно, что издавна органический мир делился на два царства — животных и растений. Однако в наше время его уже следует делить на две империи — доклеточных (вирусы и фаги) и клеточных (все остальные организмы). Империя доклеточ­ных состоит из единственного царства — вирусов (фаги тоже вирусы-паразиты). Империя клеточных включает уже два над-царства, четыре царства, и еще семь подцарств.

Оказалось, что на Земле существуют две большие группы организмов, различия между которыми намного более глубо­ки, чем между высшими растениями и высшими животными, и, следовательно, по праву среди клеточных были выделены два надцарства: прокариотов — низкоорганизованных доядерных и эукаритов — высокоорганизованных ядерных. Прока­риоты (Procaryota) представлены царством так называемых дро­бянок, к которым относятся бактерии и сине-зеленые водорос­ли, в клетках которых нет ядра и ДНК в них не отделяется от цитоплазмы никакой мембраной. Эукариоты (Eucaryota) пред­ставлены тремя царствами: животных, грибов и растений, клетки которых содержат ядро и ДНК отделена от цитоплазмы ядерной мембраной, поскольку находится в самом ядре. Гри­бы выделены в отдельное царство, так как оказалось, что они не только не относятся к растениям, но, вероятно, происходят от амебоидных двужгутиковых простейших, т. е. имеют более тесную связь с животным миром.

Однако такое деление живых организмов на четыре царст­ва еще не легло в основу справочной и учебной литературы, поэтому при дальнейшем изложении материала мы придер­живаемся традиционных классификаций, по которым бактерии, сине-зеленые водоросли и грибы являются отделами низших растений.

Всю совокупность растительных организмов данной тер­ритории планеты любой детальности (региона, района и т.д.) называют флорой, а совокупность животных организмов — фауной.

Флора и фауна данной территории в совокупности состав­ляют биоту. Но эти термины имеют и гораздо более широкое применение. Например, говорят: флора цветковых растений, флора микроорганизмов (микрофлора), микрофлора почв и т. п. Аналогично используется термин «фауна»: фауна млекопитаю­щих, фауна птиц (орнитофауна), микрофауна и т. п. Термин «биота» используют, когда хотят оценить взаимодействие всех живых организмов и среды или, скажем, влияние «почвенной биоты» на процессы почвообразования и др. Ниже приводится общая характеристика фауны и флоры в соответствии с класси­фикацией (табл. 1.1).

Прокариоты являются древнейшими организмами в ис­тории Земли, следы их жизнедеятельности выявлены в отло­жениях протерозоя, образовавшихся около миллиарда лет на­зад. В настоящее время их известно около 5000 видов.

Самыми распространенными среди дробянок являются бактерии и в настоящее время это самые распространенные в биосфере микроорганизмы. Их размеры составляют от деся­тых долей до двух-трех микрометров.

Некоторые из бактерий являются автотрофами, например, серобактерии, которые образуют органическое вещество за счет хемосинтеза на основе серы. Большинство же бактерий — гетеротрофы, среди которых преобладают сапротрофы, редуцен­ты. Но есть формы, паразитирующие на других организмах, вызывающие болезни у животных, растений, человека.

Бактерии распространены повсеместно, но больше всего их в почвах — сотни миллионов на один грамм почвы, а в черноземах — более двух миллиардов.

Микрофлора почв весьма разнообразна. Здесь бактерии вы­полняют различные функции и подразделяются на следую­щие физиологические группы: бактерии гниения, нитрофицирующие, азотофиксирующие, серобактерии и др. Среди них есть аэробные и анаэробные формы.

В результате эрозии почв бактерии попадают в водоемы. В прибрежной части их до 300 тыс. в 1 мл, с удалением от берега и с глубиной их количество снижается до 100—200 осо­бей на 1 мл.

В атмосфере воздуха бактерий значительно меньше.

Широко распространены бактерии в литосфере ниже поч­венного горизонта. Под почвенным слоем их всего на поря­док меньше, чем в почве. Бактерии распространяются на сот­ни метров в глубину земной коры и даже встречаются на глу­бине двух и более тысяч метров.

Сине-зеленые водоросли сходны по строению с бактери­альными клетками, являются фотосинтезирующими автотрофами. Обитают преимущественно в поверхностном слое пре­сноводных водоемов, хотя есть и в морях. Продуктом их ме­таболизма являются азотистые соединения, способствующие развитию других планктонных водорослей, что при определенных условиях может привести к «цветению» воды и к ее загрязнению, в том числе и в водопроводных системах.

Эукариоты — это все остальные организмы Земли. Са­мые распространенные среди них — растения, которых около 300 тыс. видов.

Растения — это практически единственные организмы, которые создают органическое вещество за счет физических (неживых) ресурсов — солнечной инсоляции и химических эле­ментов, извлекаемых из почв (комплекс биогенных элемен­тов). Все остальные питаются уже готовой органической пи­щей. Поэтому растения как бы создают, продуцируют пищу для всего остального животного мира, т. е. являются проду­центами.

Все одноклеточные и многоклеточные формы растений

имеют, как правило, автотрофное питание за счет процессов фотосинтеза.

Водоросли — это большая группа растений, живущих в во­де, где они могут либо свободно плавать, либо прикрепляться к субстрату. Водоросли — это первые на Земле фотосинтезирующие организмы, которым мы обязаны появлением кисло­рода в ее атмосфере. Кроме того, они способны усваивать азот, серу, фосфор, калий и другие компоненты непосредственно из воды, а не из почвы.

Остальные, более высоко организованные растения — обитатели суши. Они получают из почвы посредством кор­невой системы питательные элементы, которые транспор­тируются через стебель в листья, где берут начало процессы фотосинтеза. Лишайники, мхи, папоротникообразные и цвет­ковые растения являются одним из важнейших элементов географического ландшафта, доминируют здесь цветковые, которых более 250 тыс. видов. Растительность суши — глав­ный генератор кислорода, поступающего в атмосферу, и ее бездумное уничтожение оставит животных и человека не только без пищи, но и без кислорода.

Грибы — низшие организмы, не содержат хлорофилла, размеры от микроскопических до крупных, типа дождевиков, насчитывается их более 100 тыс. видов. Тело гриба состоит из нитчатых образований, которые формируют грибницу, или мицелий. Все грибы — гетеротрофные организмы, среди ко­торых имеются и сапрофиты, и паразиты. Около трех четвер­тей всех грибов — сапрофиты, питающиеся гниющими рас­тениями, некоторые грибы паразитируют на растениях и еди­ничные — на животных. Большую пользу растениям прино­сят грибы-симбиотиты, которые органически связаны с рас­тениями: они помогают усваивать труднодоступные вещест­ва гумуса, содействуют своими ферментами обмену веществ, связывают свободный азот, и т. д.

Низшие почвенные грибы играют основную роль в про­цессах почвообразования.

Животные представлены большим разнообразием форм и размеров, их более 1,7 млн видов. Все царство животных — это гетеротрофные организмы, консументы.

Наибольшее количество видов и наибольшая численность особей у членистоногих. Насекомых, например, столько, что на каждого человека их приходится более 200 млн особей. На втором месте по количеству видов стоит класс моллюсков, но их численность значительно меньше, чем насекомых. Третье место по числу видов занимают позвоночные, среди которых млекопитающие составляют примерно десятую часть, а поло­вина всех видов приходится шрыб.

Значит, большая часть видов позвоночных формировалась в водных условиях, а насекомые — это сугубо животные су­ши.

Насекомые развивались на суше в тесной связи с цветко­выми растениями, являясь их опылителями. Эти растения поя­вились позже других видов, но более половины видов всех растений приходится на цветковые. Видообразование в этих двух классах организмов находилось и находится сейчас в тес­ной взаимосвязи.

Если сравнить количество видов сухопутных организмов и водных, то это соотношение будет примерно одинаково и для растений, и для животных: количество видов на суше — 92—93%, в воде — 7—8%, значит, выход организмов на сушу дал мощный толчок эволюционному процессу в направлении увеличения видового разнообразия, что ведет к повышению устойчивости природных сообществ организмов и экосистем в целом.