Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

Разнообразие м его, преимущества. «Ведьмин суш»

Речь человека состоит из разных фраз, а фразы — из разных слов. Именно разных. На разнообразии в ши­роком смысле слова строится вся сложность, все богат­ство языка. Сложность биологических систем океана также основана на разнообразии их элементов. А эле­менты интересующих нас систем — это прежде всего видовые популяции и формы их пищи, которая должна быть разнообразной. Ведь и у бактерий существуют раз­ные потребности и вкусы.

В стакане воды, взятой из моря, непременно найдет­ся какое-то количество одноклеточных водорослей и бак­терий. Налицо видовое разнообразие —простейшая

«фраза», Имеющая в «речи» моря определенный смысл. Как передать его строго й объективно?

Выше уже говорилось, что жизнь — прежде всего питание организмов популяции. Водоросли питаются уг-. лекислотой:

йВл

dt

где В і — их биомасса; си •— коэффициент, показываю­щий интенсивность убыли биомассы вида’за счет ее вы­едания другим видом и выделения органических мета­болитов.

Бактерии, если они. гетеротрофны, питаются раство­ренным органическим веществом (РОВ). Это могут быть и органические метаболиты, выделяемые водорослями. Рост биомассы описывается следующим уравнением:

dB%

dt

где В2 — биомасса бактерий; И2 — коэффициент, пока­зывающий интенсивность убыли биомассы бактерий.

Эти два типа питания взаимно дополняют друг дру­га, т. е. водоросли и бактерии связаны трофической связью: ‘

Разнообразие м его, преимущества. «Ведьмин суш»

Здесь .М’ров—органические метаболиты водорослей, вы­деляемые ими в окружающую среду, а М"ров — .мета­болиты бактерий. Такая цепь называется трофической, или пищевой. . ,- ‘

В каждой цепи видовая популяция чередуется с ее пищей — субстратом, например: углекислый газ—^водо­росли—^глюкоза, выделенная в воду водорослями—>- бактерии. Значит, количество разных вариантов пище­вых: цепей такого типа зависит от видового разнообра­зия самих организмов и от разнообразия субстратов, ко­торые они выделяют и в состоянии использовать.

В море разнообразие видов значительно выше, чем на суше и в пресных водоемах. Для иллюстрации

приведем. цифры, взятые из книги классика отечествен­ной гидробиологии С. А. Зернова: ‘

Количество видов, в %

к общему ■

Организмы

море

пресные воды

суша

Животные………………………………

76

6

18

Растения………………………………..

50

8

42

Всего в современном океане обитает более 150 тысяч видов животных и около 15 тысяч видов растений. Мож­но представить себе, какие огромные возможности име­ются для формирования различных пищевых цепей и сетей! .

Разнообразие органических соединений, растворен­ных в морской воде и служащих основной пищей мно­гочисленным примитивным организмам, также чрезвы­чайно велико. В состав РОВ воды входят в той или иной степени практически все соединения, синтезируемые оби­тателями моря, и, кроме того, масса других, хотя и мед­ленно, но образующихся в самой морской воде благода­ря различным химическим реакциям, происходящим с ме­таболитами. В воде моря найдены в небольших концен­трациях все известные — аминокислоты, многочисленные пептиды, различные моносахара, сахара более сложно­го состава, включая и высокомолекулярные полисахари­ды. Есть в ней амины, фенолы, безазотистые органиче­ские кислоты самого разного молекулярного веса и хи­мического состава. Найдены в ней и многие жизненно важные витамины (а те, которые пока не обнаружены, несомненно, будут найдены позже), гормоны роста, фор­мообразующие вещества и т. д. и т.’п. В известном смы­сле морская вода ■— настоящий «ведьмин суп». Кстати, в ранних работах по исследованиям органического ве­щества воды слова «ведьмин суп» действительно встре­чались довольно часто. —

Однако эпитет «ведьмин» не совсем удачен, так как в целом этот раствор очень и очень ценен по своему со­ставу. Не случайно во многих странах из морской воды и из морских грязей выделяют целебные вещества, а не­редко в медицинских целях используют сложный кон­центрат органических и минеральных веществ, получен­ный в результате выпаривания морской воды.

Давно уже было замечено, что и морским организ­мам этот «суп» необходим для нормального роста и раз­вития. ‘ ■­

В искусственных’условиях некоторые растения и жи­вотные плохо растут или не дают потомства в воде, взя­той из одного района, в то время как в воде, взятой в другом районе моря, чувствуют себя нормально. На­пример, зеленая ульва в специально очищенной от орга­нических веществ воде растет совершенно ненормально: ее талломы [33] приобретают уродливые формы. Естествен­ный рост ульвы полностью восстанавливается, если до­бавить немного воды, взятой у берега. Таких наблюде­ний было сделано очень много, 4 и они стали первым стимулом в развитии новой отрасли науки о море —био­химии морских сообществ2.

Итак, в море существует очень много видов организ­мов и очень много растворенных органических соедине­ний, служащих им пищей. Следствие очевидно: может -существовать большое количество вариантов метаболи­ческих пищевых цепей. А поскольку отдельные цепи свя­заны друг с другом, можно себе представить, сколь сложны и многообразны могут быть все сочетания.

Например, клетки водорослей (А) выделяют одно­временно ряд продуктов своей жизнедеятельности, в том числе растворенный кислород (О2), растворенные угле­воды, скажем глюкозу (Уг), а нередко и различные ан­тибиотики (Ан). Бактерии же (Б) выделяют в числе продуктов жизнедеятельности углекислоту (С02) и ряд. органических метаболитов, например ацетат (Ац) и какой-нибудь витамин (Ви). В таком случае простей­шая схема связи двух популяций окажется примерно такой, как показано на рис. 39.

От этой схемы можно перейти к гораздо более сложным схемам, пользуясь тем примером, который был детально рассмотрен в предыдущем разделе.

Важно отметить следующее: налицо не простая цепь, а метаболическая, или (что то же самое) трофическая сеть. Напрашивается еще один существенный вывод. Хотя разнообразие видовых популяций и разнообразие

субстратов, растворенных в морской воде, очень ве­лико, «ведьмин, суп» — не такая уж хаотическая смесь. Действительно, все органические и неорганические ме­таболиты организмов перемешаны в воде. Но одновре­менно все они непрерывно движутся от организма к ор­ганизму, от популяции к популяции, «текут» по невиди­мым трофическим каналам, одни быстрее, другие мед­леннее. Это, собственно, не «ведьмин суп» и вообще не «суп»: он разумно и целесообразно организован приро­дой, он упорядочен, как упорядочена и вся жизнь. Не

Разнообразие м его, преимущества. «Ведьмин суш»

^ Рис. 39. .

А — популяция водорослей; Б — популяция бактерии, потребляющих метаболиты водорослей; Ан— антибиотики,

■ Уг — углеводы, Ог — кислород, продукт фотосинтеза; Ац— •

‘ .ацетат, Ви —- витамин; СОг — углекислота, продукт мета­

болизма бактерий; Сі — запас СОг в морской воде.

таков ли и человеческий язык? Его элементы могут ле­жать по алфавиту в словарях, как лежат в книгах о море списки видов или списки трофически ценных суб­стратов. Но такое их расположение — простая услов­ность, а не природный строй. Напомним, что порядок, свойственный живому человеческому языку, бесконечно варьирующий и бесконечно содержательный, создается не алфавитным строем словарей, а живой практикой речи, мыслью. Именно в этом «жизнь» языка.

Филологи дали, группам элементов. своих систем удобные названия: «слово», «фраза», «рассказ»,, «ро­ман». Морские биологи дали своим системам названия: «вид», «популяция», «цепь», «сеть», «биоценоз». Биоце­ноз — то, о чем пойдет речь, — совокупность видовых популяций, совместно обитающих на одной общей тер-

ритории, на площади дна или в’ объеме воды, связан­ных друг с другом теми или иными связями и состав­ляющих в силу этого некое единство более крупного ранга, чем отдельный организм или популяция. Если продолжить аналогию с языком, то биоценоз — аналог по меньшей мере рассказа, новеллы… Целостное произ­ведение живой природы — так можно сказать в более общей форме. ‘

Рассмотренный выше биоценоз можно в известном смысле назвать «элементарным», имея в виду, что он со­стоит всего из двух видовых популяций (минимальное число). Но и он, при своей простоте, обладает важней­шим свойством биоценоза — неразрывностью, целост — .ностью. Стоит изъять из него один из двух его, биоло­гических элементов — видов, и он перестанет существо­вать. Сообщество распадется. Видовое разнообразие реальных биоценозов неизмеримо выше. Если учитывать только’ одни виды водорослей и бактерий, то в воде ка­кого-нибудь морского залива одновременно присут­ствуют десятки видов тех и других. Каждый из них вы­деляет какие-нибудь специфические для него метабо­литы. Каждый сосед имеет тоже специфические «вкусы». И чем больше видовое разнообразие при условии мета­болического различия видов, тем выше сложность био­ценоза, тем выше его стабильность, устойчивость по от­ношению ко внешним воздействиям. .

Стабильность сообщества организмов, свободно па­рящих в толще воды… О чем, собственно, речь? Ко­нечно, не об устойчивости видимой. Клетки водорослей и бактерий могут быть перемешаны любым образом, «облако», которое они образуют, может иметь любую форму. Но определенное количественное соотношение между биомассами и численностями видовых популяций в принципе должно сохраняться. Вернемся к рис. 39, взглянув на него теперь с точки зрения взаимной регу­ляции численности двух видов. Клетки водорослей вы­деляют одновременно и углеводы, необходимые бакте­риям для роста, и антибиотики, при определенной кон­центрации начинающие подавлять этот рост. Налицо два вида прямого управления. Но потребляя углеводные метаболиты водорослей, бактерии в свою очередь выде­ляют витамины, необходимые им для роста. Эта поло­жительная обратная связь тоже вид управления. Весь емысл трофических связей организмов в биоценозе, если рассматривать его с точки зрения управления, >а не просто питания организмов, заключается в том, чтобы взаимная регуляция обеспечивала оптимальное суще­ствование взаимосвязанных видов сообщества. Чем больше в микробном сообществе разных вариантов ме­таболических связей, тем надежнее управление и ста­бильнее само сообщество. Если один канал откажет (например, у водорослей, нуждающихся в витаминах бактерий, появится какой-нибудь конкурент), то будет работать другой. Произойдет определенная перестройка соотношений видов, но сообщество как таковое сохра­нится и будет функционировать.

Оставить комментарий