История Земли

Понятие "окружающая среда" включает все физические, химические и биологические аспекты рассматриваемой территории независимо от того, большая она или маленькая, - очертания суши, глубину водоемов, химический состав и мутность воды, течения, климат, почвы, растительность и животный мир. Факторы природной среды столь многочисленны, что обычно мы ограничиваемся изучением влияния одного фактора на другой или всей окружающей среды в целом на какой-либо интересующий нас фактор. Так, например, нас может интересовать, как влияют температура, глубина и соленость воды на организмы, живущие в какой-либо части моря. Или, поднимаясь на высокий горный хребет, мы можем задаться вопросом о том, как влияет возрастание высоты на растения, произрастающие на горных склонах. В настоящее время предметом всеобщего внимания становится влияние дыма и газов, содержащихся в воздухе, на здоровье жителей города.

Характер распределения растительности. Распространение различных видов растительности на континенте дает хорошее общее представление об основных условиях обитания человека и наземных животных. На рисунке 35 показаны естественные растительные зоны Северной Америки (без учета изменений, вызванных сельским хозяйством). На указанном рисунке зоны отделены друг от друга отчетливыми линиями, но в действительности переходы от одной зоны к другой постепенны. Сразу же бросается в глаза, что на пространственное распределение растительности сильно влияет расположение гор. На востоке узкая длинная полоса лесов северного типа протягивается вдоль Аппалачей более чем на 950 километров к югу, чему способствует более прохладный и немного более влажный климат в горах по сравнению с равнинами. На западе подобное распространение особых типов растительности в виде узких полос прослеживается в Скалистых горах и других высоких горных массивах. Последовательно рассматривая территорию Соединенных Штатов от Аппалачей до Скалистых гор, мы видим последовательную смену лесов прериями и далее сухими степями. Эта смена поясов растительности обусловлена главным образом осадками, количество которых убывает по направлению к западу. Если подобным же образом рассматривать центральную и восточную Канаду, следуя с юга на север, можно наблюдать смену отчетливо выраженных лесов северного типа, субарктических лесов и арктической тундры. Существование этих поясов обусловлено главным образом температурами и отчасти осадками; и те и другие постепенно снижаются к северу. На арктическом побережье Канады и Аляски общее количество осадков, выпадающих как в виде дождя, так и снега, невелико; во многих местах оно не превышает количества осадков, выпадающих в Аризоне. Приведенные примеры показывают, что в целом распределение типов растительности легко может быть понято, если его рассматривать с точки зрения основных климатических факторов.

Рис. 35. Естественные растительные зоны современной Северной Америки. Обобщенно показаны типы растительности, которые занимали бы территорию, если бы там не было земледелия

Условные обозначения: 1 - арктическая тундра (злаки и травы, деревьев нет); 2 - субарктические леса (ель, пихта, сосна, береза) [2] ; 3 - леса северного типа (сосна, ясень, береза, тсуга); 4 - горные хвойные леса; 5 - леса умеренного пояса (дуб, гикори, сосна и др.); 6 - прерия и саванна (степь с отдельными деревьями); 7 - сухие равнины с травянистой растительностью; 8 - пустынные кустарники и злаки; 9 - субтропические кустарники; 10 - сухие редколесья тропического типа

Местные сообщества живых организмов. При пристальном рассмотрении каждый из упомянутых выше поясов оказывается состоящим из многих более мелких единиц. Взглянув на какую-либо небольшую часть континента, мы сразу же видим мозаику еще меньших участков, каждый из которых имеет свой тип растительности в соответствии с высотой, крутизной склонов, количеством осадков и почвами. Не только растительность, но и животный мир меняется от района к району. Рисунок 36, хотя на нем и не изображается какая-либо реальная территория страны, дает общее представление о возможном сочетании местных природных условий. В левой части схемы показано морское мелководье с песчаным дном, на котором обитают различные беспозвоночные, рыбы и морские водоросли. Характерные обитатели пляжа - крабы, птицы и насекомые. В полосе дюн, созданных в результате переноса ветром в глубь территории отсортированного прибоем песка, растут жесткие злаки, обитают насекомые и, вероятно, грызуны.

Рис. 36. Схема соотношения некоторых типов природной среды, предположительно распространенных на западном побережье Северной Америки и прилежащей части континента

Позади пояса дюн расположены степи и кустарниковые заросли (включающие различные виды кустарников); дифференциация их может быть обусловлена различиями почв. По степи протекает извилистая река, берега которой окаймлены влаголюбивыми деревьями (например, ивами); в ней живут рыбы, пресноводные моллюски, улитки и другие более мелкие организмы. Во встречающихся здесь озерах есть рыбы, беспозвоночные, водоросли, тростники и камыши, привлекающие водоплавающих птиц. Из наземных животных могут водиться олени, антилопы, койоты и грызуны.

Еще дальше в глубине континента находятся горы; их склоны в нижней части покрыты травянистой растительностью, а выше - широколиственными лесами, переходящими еще выше в вечнозеленые леса, и вблизи вершин - альпийские луга с различными злаками и травами. В лесах мы можем встретить оленя, лису, горного льва (пуму), а выше - сурков и кроликов. Горы способствуют выпадению осадков, но по отношению к территориям, расположенным с подветренной стороны от них, они играют роль барьера; поэтому за горами находится пустыня с разреженной растительностью, состоящей из кустарников и кустистых злаков. Среди ее обитателей могут быть антилопы, американские жесткошерстные кролики и другие грызуны, койоты, ящерицы, змеи и скорпионы. В соленых озерах пустыни можно найти беспозвоночных и некоторых мелких рыб, приспособившихся к жизни в соленой воде, а по берегам - водяных птиц. Все эти разнообразные растения и животные приспособились к среде, в которой они обитают.

Местами мозаичность контрастирующих между собой природных условий выражена в еще более мелком масштабе. Например, в долине склон южной экспозиции может быть покрыт травянистой растительностью, в то время как противоположный склон, обращенный на север, может быть лесистым; это происходит в первую очередь потому, что на солнечной стороне влага испаряется из почвы гораздо быстрее, чем на теневой стороне, где влага задерживается в почве, способствуя произрастанию деревьев. Этим объясняется и различие популяций животных, обитающих на разных склонах, в особенности насекомых и мелких грызунов. И действительно, каждый, кто совершал неторопливое путешествие по какой-либо местности, размышляя над тем, что он видел, мог бы перечислить несколько, а возможно, и много, местных типов природных условий, в которых живые организмы прекрасно приспособились ко всем изменениям условий жизни.

Окружающая среда в прошлом

Только сейчас, когда Земля перенаселена видом Homo sapiens, человек начинает познавать природную среду и взаимосвязи ее отдельных типов. Но ученым, изучающим природу, давно известно, какое большое значение имеет влияние, оказываемое средой на развитие всех организмов. Они пришли к пониманию того, что условия среды определяют пространственное распространение растений и животных, а также сложный путь их эволюции.

Принцип актуализма гласит, что горы, равнины и плато, реки и озера, аллювиальные днища долин, дельты, пляжи, песчаные пустыни и другие формы поверхности суши и дна мелководного моря, которые существуют сейчас, должны были существовать в прошлом (фото 20). Находки ископаемых свидетельствуют, что в любой момент геологической истории растения и животные были приспособлены к существовавшим тогда условиям в такой же степени, как их современные аналоги к существующей среде. Это соответствие настолько ясно, что даже там, где нет прямых свидетельств, ископаемые формы вымерших организмов считаются доказательствами существования природных условий, в общих чертах сходных с теми, в которых обитают наиболее близкие к ним современные организмы.