ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ (СИНЭКОЛОГИЯ)
полии доминантов. Массовое размножение «вредителей» на
полях монокультуры и в моновидных омоложенных лесных
насаждениях иллюстрирует сделанный вывод.
Поскольку эволюционные переходы в природе занимают
сравнительно небольшое время, считается, что предельная совокупность
видов могла быть образована в эволюции жизни
всего за 70 млн лет. Дальнейшее нарастание количества видов
практически исключено из-за ограниченности числа экологических
ниш и принципа конкурентного исключения. Так как
за последние 500 млн лет число видов оставалось практически
одинаковым, Н. Ф. Реймерс сформулировал правило константности
видов в ходе стационарной эволюции биосферы1:
число нарождающихся видов в среднем равно числу вымерших
и общее видовое разнообразие в биосфере
есть константа.
Биологическая наука — систематика — подразделяет все
живое на таксоны — группы организмов, имеющие общие черты
морфологической организации и физиологических процессов
и в то же время достаточно обособленные в природе, т. е. не
имеющие гибридов с представителями других таксонов.
Наиболее естественным природным таксоном является
вид — классификационная единица низшего ранга. Современная
систематика насчитывает в живой природе пять высших
таксонов, представители которых различаются по типу обменных
процессов и роли в природе: это бактерии, простейшие, грибы,
растения и животные. В каждой из этих крупных групп организмов
можно найти более примитивных и более морфологически
и физиологически сложных представителей, причем все
они в высокой степени адаптированы к среде своего обитания.
Бактерии. Бактерии (от греч. bakterion — палочка) — микроорганизмы
с этопрокариотным типом строения клетки. Их
клетки не имеют отделенного от цитоплазмы ядра. Однако генетическая
программа, как и у всех живых организмов, закодирована
в виде последовательности нуклеотидов в ДНК и несет
информацию о структуре белков. Бактериальные клетки
1 Приведенное правило автор сопровождает оговоркой, что оно, видимо,
справедливо для уже сформировавшейся биосферы и, вероятно, ограничено
геологическими периодами. Это связано с нереальностью получения
эмпирических доказательств правила потому, что в число видов
входят и такие, которые трудно обнаружить в геологических пластах.
5.6. Биоразнообразие 147
не содержат таких органелл, как хлоропласты (специализированных
для фотосинтеза) и митохондрии (специализированных
для клеточного дыхания и синтеза АТФ). Эти биохимические
процессы происходят у бактерий в цитоплазме.
Роли бактерий в природе очень разнообразны, что связано
с различными источниками энергии, используемыми разными
группами бактерий. Многие гетеротрофные аэробные бактерии
являются редуцентами в экосистемах. В почве они участвуют
в образовании плодородного слоя, преобразуя лесную подстилку
и гниющие остатки животных в гумус. Бактерии почвы
также разлагают органические соединения до минеральных
веществ. Установлено, что до 90% С02 попадает в атмосферу
за счет деятельности бактерий и грибов. Бактерии участвуют
в биогеохимических циклах азота, серы, фосфора. Самоочищение
воды в природных водоемах, а также очистка сточных вод
производится аэробными и анаэробными гетеротофными бактериями.
Бактерии-симбионты населяют кишечник травоядных животных;
бактериальная микрофлора кишечйика человека участвует
в процессах переваривания целлюлозы (растительной
клетчатки). Эти бактерии также синтезируют некоторые витамины.
Нитрифицирующие бактерии — симбионты бобовых
растений — обогащают почву азотом.
Бактерии брожения используются в биотехнологических
производствах. Продукты брожения используются как источники
пищи (в молочной промышленности) и топлива (биогаз
из растительных остатков). Бактерии применяют в генетической
инженерии, например, для биотехнологического получения
инсулина, интерферона и других ценных лекарственных
препаратов.
Ряд бактерий является возбудителем болезней растений,
животных, человека (столбняк, тиф, коклюш, холера, дифтерия
и др.).
В некоторых экосистемах автотрофные бактерии, как фо-
тосинтезирующие, так и хемосинтезирующие, являются продуцентами.
Цианобактерии (фотосинтетики) играли решающую
роль в повышении уровня свободного кислорода в атмосфере
в ранние периоды жизни Земли. В настоящее время
бактериальные препараты применяют для очистки почвы от
нефтяных и других органических загрязнений, для борьбы
с насекомыми-вредителями и т. д.
Простейшие. Простейшие — одноклеточные эукариотиче-
ские организмы со сложно организованной цитоплазмой и ис-
148 Глава 5. ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ (СИНЭКОЛОГИЯ)
тинным ядром. Клетка простейших выполняет все жизненно
важные функции с помощью специализированных внутриклеточных
структур — органелл. В природе простейшие широко
распространены во влажной и водной среде. Среди них имеются
авто- и гетеротрофы. Разнообразие простейших велико:
описано более 50 тыс. видов, входящих в водные и почвенные
сообщества. Имеются также виды простейших, паразитирующих
на многоклеточных организмах и являющихся возбудителями
заболеваний. Многие простейшие участвуют в очистке
сточных вод, в почвенных экосистемах — в почвообразовании.
Грибы. Грибы1 — это одна из самых больших и процветающих
групп организмов. Разнообразие грибов охватывает такие
организмы, как одноклеточные дрожжи, плесневые грибы,
возбудители болезней и, наконец, высшие грибы, имеющие зачастую
крупные размеры и употребляемые в пищу человеком.
Грибы — это гетеротрофные организмы. Тип питания грибов
— сапрофитный (поглощение питательных веществ через
поверхность тела). У шляпочных грибов плодовые тела состоят
из переплетения тонких нитей. Грибные нити называют гифами,
а их совокупность — мицелием. Отдельный гриб может образовать
за 24 ч мицелий длиной более километра. Роль грибов
в природе чрезвычайно велика. Грибы зачастую являются
симбионтами (партнерами) растений. Взаимовыгодная связь
грибов с корневой системой растений — микориза — имеет
большое значение в питании и распространении растений,
в почвообразовании. Симбионты грибов с водорослями — лишайники
— заселяют непригодные для других организмов
места обитания.
В наземных и почвенных экосистемах грибы вместе с бактериями
являются редуцентами, питаясь мертвым органическим
веществом и разлагая его. Метаболическая активность
грибов очень высока, они способны к быстрому разрушению
горных пород и высвобождению из них химических элементов,
которые при этом включаются в биогеохимические циклы
углерода, азота и других компонентов почвы и воздуха.
Многие грибы являются паразитами растений и животных.
Некоторые виды вызывают быструю порчу деревянных,
кожаных изделий и многих других органических материалов,
а также пищевых продуктов. Грибы образуют биологически
1 Насчитывается около 100 тыс. видов, в том числе свыше 100 видов
съедобных.
5.6. Биоразнообразие 149
активные вещества, используемые в медицине и биотехнологии
(например, антибиотики). Дрожжи, благодаря способности
синтезировать спирт и кислоту, используются с древних
времен и до наших дней в хлебопечении и виноделии.
Наконец, съедобные шляпочные грибы — ценный пищевой
продукт и объект специального разведения.
Растения. Это автотрофные фотосинтезирующие эукари-
отические организмы, в клетках которых в специализированных
для фотосинтеза органеллах — хлоропластах — содержится
зеленый пигмент — хлорофилл. Среди растений
выделяют группы обитателей воды и суши. Ведущее место
в водных экосистемах занимают водоросли, играющие роль
продуцентов органического вещества и источников кислорода.
Мельчайшие водоросли, парящие в поверхностных слоях теплых
океанов, благодаря быстрому размножению и большой
суммарной биомассе, являются важными поставщиками кислорода
для всей атмосферы Земли. Некоторые водоросли используются
в пищу животных и человека.
В наземных экосистемах поток энергии по пищевым цепям
начинается с сосудистых растений — мхов, папоротников,
голосеменных и покрытосеменных (цветковых). Эти растения
имеют разнообразные приспособления для наземного существования,
добывания и использования воды, размножения. Самая
совершенная — группа цветковых (покрытосеменных)
растений, освоивших разнообразнейшие места обитания. Земные
растения играют ведущую роль в современной биосфере.
Заселение суши растениями определяет облик континентов.
В экосистемах именно растения, как правило, являются доминантными
видами, определяющими характер зооценозов
и микробиоценозов.
В хозяйственной деятельности и жизни человека растения
также играют ведущую роль как источник пищи, строительного
материала, лекарственных и других биологически активных
веществ.