33. Влажнотропические леса

Постоянно кочуют, уничтожая все живое на своем пути, бродячие муравьи-дорилины (Dorylinae). Днем они путешествуют, а на ночь сцепляются в большой шар, внутри которого помещаются личинки, куколки и прародительница семьи — самка-царица. У рабочих особей и солдат этих муравьев, как и у муравьев-бульдогов, есть ядовитое жало. Даже сравнительно крупные животные (ящерицы, змеи), попав в колонну бродячих муравьев, быстро погибают от их укусов. В африканской галее наиболее обычны Dorylus emeri, D. nigricans, Bothroponem soror, а в Амазонии — и виды рода Eaton. Среди эцитонов есть и активные бродячие виды, и малоподвижные слепые эцитоны, передвигающиеся в подстилке или в построенных ими самими крытых галереях. Наиболее многочисленны во влажно-тропических лесах Африки очень мелкие муравьи рода Pheidole, живущие в почве и поедающие термитов и прочих беспозвоночных, весьма обычны также более крупные виды рода Crematogaster. В африканском дождевом лесу обитает также фараонов муравей (Monomorium pharaonis), расселившийся ныне по всем тропическим странам мира и проникший вслед за человеком даже в страны Европы. В Африке и Южной Азии обычны муравьи-портные (Oecophylla longinoda, О. smaragdina). Они сооружают гнезда в кроне деревьев из нескольких зеленых листьев, склеенных по краям тонкой липкой нитью. Эту нить муравьи получают от своих личинок. Одни особи стягивают края листьев, а другие, держа в челюстях личинку, заставляют ее выделять липкую нить, которой они соединяют края листьев. Стоит задеть такое гнездо, как его обитатели дождем сыплются на пришельца и больно кусают его. Муравьи, поселяясь на растениях, защищают их от различных насекомых-вредителей. Поэтому у некоторых растений выработались приспособления для привлечения муравьев — так называемые "нектарники". Сладкие выделения нектарников привлекают муравьев. Нектарники можно увидеть на стволах Endosperrnum formicarum в Африке, у цекропии Cecropia adenops в Южной Америке. У цекропии, кроме того, имеются полые ветви, внутри которых поселяются муравьи. Растения, привлекающие муравьев, называются мирмекофильными. Земноводные во влажно-тропических лесах заселяют не только наземный, но и древесный ярусы, уходят далеко от водоемов благодаря высокой влажности воздуха. Даже размножение у них происходит иногда вдали от воды. Наиболее характерные обитатели древесного яруса — ярко-зеленые, а иногда ярко-красные или голубые квакши (семейство Hylidae), распространенные в Амазонии и в тропических лесах Южной Азии. У квакш имеются концевые вздутия на пальцах ног, из пор которых выделяется липкий секрет. Этот секрет позволяет им удерживаться на листве и стволах деревьев. Самки квакш откладывают кладки яиц в водоемы, иногда используют дупла деревьев или пазухи листьев, заполненные водой, или устраивают особые "гнезда" из склеенной пары листьев. Такие гнезда квакши размещают над водоемом, поэтому вылупившиеся головастики падают прямо в воду.

34. Экосистемы Мирового океана

Согласно самой распространенной гипотезе, Земля возникла из вращающейся раскаленной газовой туманности, которая, постепенно охлаждаясь и сжимаясь, достигла огненно-жидкого состояния, а затем на ней образовалась кора. Почти все гипотезы сходятся на том, что образование океанических бассейнов было вызвано двумя главными причинами: во-первых, перераспределением пород различной плотности, происходившим в период отвердевания земной коры, и, во-вторых, взаимодействием сил в недрах сжимающейся Земли, которое вызвало революционные изменения в рельефе поверхности. На дне Мирового океана выделяются четыре зоны.

Первая зона - подводная окраина материков. Вторая - переходная - зона сформировалась на стыке материковых глыб и океанических платформ. Третья - основная - зона дна Мирового океана - ложе океана, она отличается развитием земной коры исключительно океанического типа. Четвертая зона выделяется в центральных частях океанов. Это - крупнейшие формы рельефа дна океана - срединно-океанические хребты - гигантские линейно - ориентированные поднятия земной коры. Осадконакопление - один из важнейших факторов рельефообразования в океане. Известно, что в Мировой океан ежегодно поступает более 21 млрд. т твердых осадков, до 2 млрд. т вулканических продуктов, около 5 млрд. т известковых и кремнистых остатков организмов. Специфичны для Мирового океана и другие экзогенные процессы, формирующие рельеф его дна. Это прежде всего работа волн, преобразующая рельеф дна в береговой зоне, деятельность приливно-отливных течений, формирующих специфический рельеф песчаных гряд и разносящих осадочный материал. Осадочный материал перемещают, кроме того, постоянные (геострофические) океанические течения. На дне океана происходят также гравитационные процессы. Главные черты поверхностной циркуляции вод мирового океана определяются ветровыми течениями. Важно отметить, что движение водных масс в Атлантическом и Тихом океанах очень сходно. И в том и в другом океане существуют два огромных антициклонических круговых течения, разделенных экваториальным противотечением. В обоих океанах есть, кроме того, мощные западные (в северном полушарии) пограничные течения (Гольфстрим в Атлантическом и Куросио в Тихом) и такие же по характеру, но более слабые восточные течения (в южном полушарии) - Бразильское и Восточно-Австралийское. Кроме того, в восточной части каждого бассейна к северу от основного круговорота обнаружен циклонический круговорот меньшего масштаба. Температура всей массы океанской воды около 4 градусов по Цельсию. Океаны холодные. Вода в них прогревается только у самой поверхности, а с глубиной она становится холоднее. Только 8% вод океана теплее 10 град., более половины холоднее 2.3 град. С глубиной температура изменяется неравномерно. Средняя температура поверхностных вод океана более +17 град., причем в северном полушарии она на 3 град. выше, чем в южном. Наибольшие температуры воды в северном полушарии наблюдаются в августе, наименьшие - в феврале, в южном полушарии - наоборот. Суточные и годовые колебания температуры воды незначительные: суточные не превышают 1 град., годовые составляют не более 5..10 град. в умеренных широтах. При охлаждении морской воды ниже точки замерзания образуется морской лед. Льдом постоянно покрыто 3 - 4% площади океана.

Морской лед отличается от пресноводного в ряде отношений. У соленой воды температура замерзания понижается по мере увеличения солености. В диапазоне солености от 30 до 35 промилле точка замерзания меняется от -1.6 до -1.9 град. Образование морского льда можно рассматривать как замерзание пресной воды с вытеснением солей в ячейки морской воды внутри толщи льда. Когда температура достигает точки замерзания, образуются ледяные кристаллы, которые «окружают» не замерзшую воду. Незамерзшая вода обогащается солями, вытесненными кристаллами льда, что приводит к дальнейшему понижению точки замерзания воды в этих ячейках. Если кристаллы льда не полностью окружат обогащенную солями незамерзшую воду, она будет опускаться и смешиваться с нижележащей морской водой. Если процесс замерзания растянут во времени, почти весь обогащенный солями рассол уйдет из льда и его соленость окажется близкой к нулю.

При быстром замерзании большая часть рассола охватится льдом и его соленость будет почти такой же, как и соленость окружающей воды. Обычно прочность морского льда составляет одну треть прочности пресноводного льда той же толщины. Однако старый морской лед (с очень низкой соленостью) или лед, образовавшийся при температуре ниже точки кристаллизации хлористого натрия, не уступает по прочности пресноводным льдам. Замерзание морской воды происходит при отрицательных температурах: при средней солености - около -2 град. Чем выше соленость, тем ниже температура замерзания. Толщина арктического льда около 2м, а температура воздуха зимой в районе Северного полюса опускается до - 40 град. Лед действует как изолятор, предохраняя океан от выхолаживания. Морской лед играет и другую важную роль в энергетическом бюджете океана.

Вода - хороший поглотитель солнечной энергии. Напротив, лед, в особенности пресный, и снег - очень хорошие отражатели. Если чистая вода поглощает около 80% падающей радиации, то морской лед может отражать до 80%. Так присутствие льда значительно уменьшает нагревание земной поверхности. Льды затрудняют судоходство, с айсбергами связаны катастрофы судов. Большая часть айсбергов, представляющих опасность для судовождения, зарождается на западном побережье Гренландии, севернее 68 30 с. ш. Здесь около сотни ледников продуцируют около 15000 айсбергов в год. В океане не только холодно, но и темно. На глубине свыше 100 м невозможно увидеть днем ничего, кроме редких биолюминисцентных вспышек света от проплывающих рыб и зоопланктона. В отличие от атмосферы, сравнительно прозрачной для всех волн электромагнитного спектра, океан непроницаем для них. Ни длинные радиоволны, ни коротковолновое ультрафиолетовое излучение не могут проникнуть в его глубины. В любой текучей среде, включая морскую воду, потери солнечного излучения довольно хорошо описываются так называемым законом Беера, который гласит, что количество энергии, поглощенной на некотором расстоянии, пропорционально исходному ее количеству. Это дает возможность охарактеризовать морскую воду с помощью коэффициента относительного пропускания. Коэффициент пропускания меняется у воды в зависимости от длины волны излучения, и в частности видимая часть спектра солнечного света пропускается водой значительно лучше, чем излучение с более короткими или более длинными волнами. Различие между пресной и соленой морской водой в этом отношении не играет роли. Установлено, что на 100-метровую глубину в океан проникает менее 1% солнечной энергии, достигшей поверхности воды. Из-за непрозрачности океана для электромагнитного излучения мы лишены возможности использовать радиоволны и радары для изучения океана. Погрузившаяся подводная лодка может принять радиосообщение только через плавающую на поверхности антенну либо с помощью радиоустройств, работающих на волнах такой длины, при которой закон Беера уже не выполняется. С другой стороны, для звуковых волн океан гораздо более проницаем, чем атмосфера, и по причине своеобразного изменения скорости звука в водной толще он может распространяться в океане на чрезвычайно большие расстояния. Скорость звука в океане меняется в зависимости от давления, температуры и солености - 1500 м/с, что в 4 - 5 раз превышает скорость звука в атмосфере. С увеличением температуры, солености и давления скорость звука возрастает. Скорость звука в воде не зависит от его высоты или частоты.

35.

Существует образное выражение, что мы живем в эпоху трех «Э»: экономика, энергетика, экология. При этом экология как наука и образ мышления привлекает все более и более пристальное вни­мание человечества.

Экологию рассматривают как науку и учебную дисципли­ну, которая призвана изучать взаимоотношения организмов и среды во всем их разнообразии. При этом под средой по­нимается не только мир неживой природы, а и воздействие одних организмов или их сообществ на другие организмы и сообщества.

Термин «экология» был введен в употребление немецким есте­ствоиспытателем Э. Геккелем в 1866 году и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос - дом, жилище; логос - учение).

По этой причине экологию иногда связывают только с учением о среде обитания (доме) или окружающей среде. Последнее в осно­ве правильно с той, однако, существенной поправкой, что среду нельзя рассматривать в отрыве от организмов, как и организмы вне их среды обитания. Это составные части единого функциональ­ного целого, что и подчеркивается приведенным выше определе­нием экологии как науки о взаимоотношениях организмов и среды.

Такую двустороннюю связь важно подчеркнуть в связи с тем, что это основополагающее положение часто не доучитывается: экологию сводят только к влиянию среды на организмы. Ошибоч­ность таких положений очевидна, поскольку, как будет показано ниже, именно организмы сформировали современную среду. Им же принадлежит первостепенная роль в нейтрализации тех воздействий на среду, которые происходили и происхо­дят по различным причинам.

Концептуальные основы дисциплины. С момента появле­ния «Экология» развивалась в рамках биологии практически на про­тяжении целого века - до 60-70-х годов настоящего столетия. Че­ловек в этих системах, как правило, не рассматривался - полага­лось, что его взаимоотношения со средой подчиняются не биоло­гическим, а социальным закономерностям и являются объектом общественно-философских наук.

В настоящее время термин «экология» существенно трансформиро­вался. Она стала больше ориентированной на человека в связи с его исключительно масштабным и специфическим влиянием на среду.

Сказанное позволяет дополнить определение «экологии» и назвать задачи, которые она призвана решать в настоящее время. Совре­менную экологию можно рассматривать как науку, занимаю­щуюся изучением взаимоотношений организмов, в том чис­ле и человека, со средой, определением масштабов и допус­тимых пределов воздействия человеческого общества на среду, возможностей уменьшения этих воздействий или их полной нейтрализации. В стратегическом плане - это наука о выживании человечества и выходе из экологического кри­зиса, который приобрел (или приобретает) глобальные мас­штабы - в пределах всей планеты Земля.

Становится все более ясным, что человек очень мало знает о сре­де, в которой он живет, особенно о механизмах, которые формируют и сохраняют среду. Раскрытие этих механизмов (закономерностей) -одна из важнейших задач современной экологии и экологического об­разования. Ясно, что она может решаться лишь при условии изучения не только «Дома», но и его обитателей, их образа жизни.

Содержание термина «экология», таким образом, приобрело социально-политический, философский аспект. Она стала проникать практически во все отрасли знаний, с ней связывается гуманизация естественных и технических наук, она активно внедряется в гуманитарные области зна­ний. Экология при этом рассматривается не только как самостоятель­ная дисциплина, а как мировоззрение, призванное пронизывать все на­уки, технологические процессы и сферы деятельности людей.

Признано поэтому, что экологическая подготовка должна идти, по крайней мере, по двум направлениям через изучение специаль­ных интегральных курсов и через экологизацию всей научной, про­изводственной и педагогической деятельности.

Решению этих крайне актуальных вопросов и призван помочь пред­лагаемый курс. Как отмечено в аннотации, основной целью его явля­ется изложение тех основ экологии, с которыми должен быть знаком каждый обучающийся вне зависимости от его специальности. Сказан­ное не исключает, а полагает, что вопросы, ориентированные на конк­ретные отрасли знаний, должны рассматриваться в специальных эколо­гических курсах. Ясно, что без основательной общеэкологической под­готовки экологизация образования, как и деятельности человека, прак­тически невозможна, а если она и проводится - то либо не достигает цели, либо имеет результат, противоположный ожидаемому, так как ба­зируется на случайных, часто фрагментарных положениях, что недопу­стимо для системной науки, к рангу которой относится «Экология».

Наряду с экологическим образованием существенное внимание уделяется экологическому воспитанию, с которым связывается бережное отношение к природе, культурному наследию, социальным благам. Без серьезного общеэкологического образования решение этой задачи также весьма проблематично.

Между тем, став в своем роде модной, экология не избежала вульгаризации понимания и содержания. В ряде случаев экология становится разменной монетой в достижении определенных поли­тических целей, положения в обществе.

В разряд экологических нередко возводятся вопросы, относящи­еся к отраслям производства, видам и результатам деятельности человека, просто если к ним добавляют модное слово «экология». Так появляются несуразные выражения, в том числе и в печати, типа «хорошая и плохая экология», «чистая и грязная экология», «ис­порченная экология» и др. Это равнозначно присвоению таких же эпитетов математике, физике, истории, педагогике и т. п.

По этому же принципу ранг экологии присваивается многим раз­делам гуманитарных (философии, социологии, экономики) и есте­ственных наук (биологии, естествознания, географии).

Несмотря на отмеченные неясности и издержки в понимании объ­ема, содержания и использования термина «экология», несомненным остается факт ее крайней актуальности в настоящее время.

Предлагаемая первая часть учебника («Общая экология») является теоретической базой второй («Социальная и прикладная экология»), кото­рая, в свою очередь, является логическим продолжением первой. В та­ком случае более частные вопросы рассматриваются в ранге отдельных проблем названных выше двух крупных разделов (частей). Так, напри­мер, во второй части пособия рассматриваются экологические проблемы (но не «экологии») промышленности, земельных ресурсов, продовольствия, водных ресурсов, городов, энергетики, народонаселения, состояния сре­ды и здоровья и др.

В обобщенном виде «Общая экология» изучает наиболее об­щие закономерности взаимоотношений организмов и их сообществ со средой в естественных условиях.

«Социальная экология» рассматривает взаимоотношения в си­стеме «общество - природа», специфическую роль человека в си­стемах различного ранга, отличие этой роли от других живых су­ществ, пути оптимизации взаимоотношений человека со средой, теоретические основы рационального природопользования.

«Прикладная экология» призвана решать конкретные вопро­сы природопользования, определять допустимые нагрузки на сре­ду, разрабатывать методы управления природными системами (эко­системами) и способы «экологизации» различных видов деятель­ности человека.

С точки зрения основного содержания предмета «Общая эколо­гия» есть не что иное, как экология природных систем и уче­ние о природной среде, а «Социальная и прикладная эколо­гия» - экология измененных человеком природных систем и среды, или экология природно-антропогенных систем и уче­ние о природно-антропогенной (иногда техногенной) среде.

Краткий исторический очерк. Общеэкологические подходы к рассмотрению и оценке природных явлений имеют длительную исто­рию. По сути своей в значительной мере экологичными были труды первых ученых-естествоиспытателей, искавших зависимости между свойствами живых существ и условиями обитания: Аристотель (384-322 г. до н. э.), его ученик-ботаник Теофраст (371-280 г. до н. э.). Много ценных материалов поставили исследователи-натуралисты, за­нимавшиеся описанием и систематизацией растений и животных.

Особо следует выделить труд Ч. Дарвина «Происхождение ви­дов» (1859), в котором большое внимание уделяется приспособлени­ям (адаптациям) и взаимоотношениям организмов. Э. Геккель, вво­дя термин «экология», отмечал, что одной из задач данной науки яв­ляется исследование всех тех взаимоотношений организмов, кото­рые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование.

Из отечественных ученых наиболее существенный вклад в раз­витие отдельных разделов общей экологии и прежде всего систем­ный взгляд на природные явления внесли исследования почвоведа-географа В. В. Докучаева (1846-1903) и его школы (Г. Ф. Морозов, Г. Н. Высоцкий, В. И. Вернадский и др.). В. В. Докучаев показал тесную взаимосвязь живых организмов и неживой природы на при­мере почвообразования и выделения природных зон. Г. Ф. Морозов (1867-1920) раскрыл всесторонние связи в лесных сообществах и рассмотрел их как единые системы, включающие весь свойствен­ный им комплекс живых организмов и условий обитания, их средообразовательную роль. В этом же направлении, но применительно к решению конкретных вопросов степного лесоразделения, проводил свои исследования ботаник, почвовед, географ Г.Н.Высоцкий (1865-1940).

В. И. Вернадский (1863-1945) системный подход применил к рас­крытию основополагающих геологических явлений и их эволюции, показал определяющую роль живых организмов и продуктов их жиз­недеятельности в этих явлениях, стал автором учения о биосфере и закономерностях ее существования, устойчивости и развития.

Оригинальны и интересны исследования В. Н. Сукачева (1880-1967), посвятившего многие годы комплексному изучению лесных систем (сообществ), результатом чего явилось всесторон­нее рассмотрение единства и взаимообусловленности природных явлений, живой и неживой материи. Им в 1942 г. введен в науку термин «биогеоценоз», раскрыто его содержание.

Несколько раньше (в 1935 г.) подобные идеи сформулировал ан­глийский ботаник-эколог А. Тенсли и ввел в науку термин «экосис­тема», дал его определение. В настоящее время эти понятия явля­ются определяющими для экологии как науки.

В числе других ученых, которые либо развивали, либо обогаща­ли различные аспекты общей экологии как науки (многие из них являются авторами учебников и учебных пособий), следует назвать Д. Н. Кашкарова, Ч. Элтона, Н. П. Наумова, С. С. Шварца, М. С. Гилярова - труды по вопросам экологии животных; А. П. Шенникова, Ф. Клементса, В. Лархера и др. - комплекс работ по эколо­гии растений; Г. Одума, Ю. Одума, Р. Уиттекера, Р. Риклефса, М. Бигона и др., Р. Дажо, Н. М. Чернову, А. М. Былову, В. А. Радкевича, И. Н. Пономареву, И. А. Шилова и др. - учебники и учеб­ные пособия по проблемам общей экологии.