Экология. Учебное пособие

щий, а «глобус» с латинского – шар. Отсюда, как считает М.И. Будыко, предметом исследований глобальной экологии являются «проблемы экологии, относящиеся к биосфере в целом … и закономерности эволюции биосферы».

Реализация практических нужд человека породила множество экологических проблем как результаты его техногенного воздействия на Природу. Возникают прикладные направления экологии и прикладная экология как одно из направлений современной экологии. Успешное развитие получают промышленная экология, а также сельскохозяйственная, медицинская, урбоэкология и др. Таким образом, структуру современной экологии можно представить в виде следующей схемы (рис. 1).

Современная экология включает несколько важных блоков: частная, общая, глобальная и прикладная экология. Только перечисление их свидетельствует о многоплановых задачах и предметах исследований этой науки. Необходимо осмыслить важность этой многогранной науки и понять всю её значимость. Если этого не произойдёт, могут сбыться слова Барбары Орд, которая на одной из международных конференций сказала: «Ещё шаг, другой вперёд, и мы вступим туда, откуда возврата нет!». Ещё задолго до этих слов русский учёный, географ, прекрасный знаток природы А. Краснов писал: «Ничто так не развивает человека, ничто так не возвышает его душу, как общение с Природою и наблюдение её великих законов». Именно осмысление законов Природы поможет человеку осознать свою сущность и место в ней. Дефицит нравственности является сейчас во многом причиной наших общих бед, в том числе экологических катастроф, экономических и социальных потрясений.

Как уже сказано, у экологии большое поле деятельности. Но главное − это изучение взаимоотношений организмов и сообществ в их естественной среде обитания. Вот здесь-то и проявляются как нельзя лучше все основные за-

11

коны диалектики непосредственно в их работе, в их многогранных проявлениях.

Универсальным законом диалектики является закон единства организма и среды. Он проявляется во всём, в

любых вариантах взаимодействия организма со средой его обитания: будь то растительный или животный организм. К примеру, возьмём сосну, выросшую на опушке леса или открытом пространстве: у неё раскидистая крона, ветки низко располагаются от земли, а сосна среди своих собратьев тянется к свету, крону высоко выносит к живительным лучам солнца, сильный веткопад из-за дефицита света делает ствол голым. Форма, весь габитус растения свидетельствуют о его конкретном местообитании.

Другой закон, не менее ярко проявляющийся в эколо-

гии, − это закон отрицания отрицания. К примеру, озеро постепенно заболачивается, в прибрежной зоне поселяется большое количество мхов, идёт медленное формирование торфяников. Или под влиянием увлажнения степи могут сильно олуговевать, в результате чего ксероморфные виды растений степей − ковыль перистый, типчак, полынь холодная − постепенно сменяются вначале олуговелыми степями, потом луговыми степями с преобладанием видов растений мезоморфной природы (пырей ползучий, костёр безостый, лисохвост луговой, мятлик луговой и др.) и, наконец, лугами. Таким образом, одно растительное сообщество сменяет другое, как бы отрицая предыдущее. Причём вслед за сменой растительности меняется и тип почвообразовательных процессов и, конечно же, животное население.

Однако не следует путать методологию с её методами, которые в экологии в значительной мере унаследованы от другихнаук.Например,морфоанатомическийметод,взятый из ботаники или зоологии (науки, описывающей строение организма или его органов), работает также и в экологии. Так, у одуванчика, выросшего на уплотнённой части дороги

12

(хорошо вытоптанной), под открытыми палящими лучами солнца, и одуванчика, выросшего в лесу, будут значительно отличаться форма, размеры, цвет и анатомия листовой пластинки. В первом случае это будет низкорослое растение, прижатое к земле, с широко распластанными розеточными листьями. Сами листья широкие, светлоокрашенные. В другом случае для данного вида растения будут наблюдаться противоположные признаки.

Помимо заимствованных методов исследования экология как наука выработала и свои собственные методы: например, радиоэкологический, позволяющий, не нарушая естественной среды обитания, жилища, при помощи контактных датчиков изучать поведение и другие черты биологии подземных животных (например, кротов, земляных муравьёв).

Уже те проблемы, которые призвана решать общая экология (разделы аутэкологии, синэкологии, демэкологии и социальной экологии), свидетельствуют о том, что эта наука является по своей сути научной основой охраны окружающей среды. Что же позволяет ей взять на себя такую функцию? Это, конечно же, в первую очередь тот факт, что поведение человека в его родном доме по сути своей должно быть экологически грамотным, иначе, сколько бы мы ни призывали беречь и любить природу, добра не жди. Поведение может быть экологически грамотным только в том случае, если человек осознает своё истинное место в природе (если хотите, зависимое от своих братьев меньших

– зелёных растений и животных) и забудет о своих амбициях, забудет о том, что он возомнил себя царём и творцом природы, и обратит свой взор, а следовательно, и дела свои только с доброй «миссией к Земле». Когда он воистину станет благоговейно относиться к матушке-Земле, тогда можно говоритьотом,чтодетиивнукинашинебудутсвидетелями трагического конца света.

13

Поэтому прежде чем говорить об экологически грамотном поведении в природе, необходимо научиться глубоко понимать, принимать законы жизни природы и следовать им. В основе жизнедеятельности природы, её функционирования лежат несколько крупнейших теоретических положений различных наук: учение о почвах и зональности почв В.В. Докучаева, о лесе Г.Ф. Морозова, о биогеоценозах В.Н. Сукачева и как венец всему − учение о биосфере и ноосфере В.И. Вернадского.

14

Рис 1. Структура экологии

Самостоятельная работа

Задание. На основе материала лекции продолжить работу по иллюстрации действия законов диалектики в экологии, свои доказательства оформить в виде табл. 1. На каждый закон привести не менее 2-3 примеров.

16

Лекция 2. БИОСФЕРА ЗЕМЛИ, ЕЁ СТРУКТРА, ГРАНИЦЫ

Вопросы

1. Предыстория учения о биосфере.

2.В.И Вернадский о биосфере:

– определение понятия;

– возникновение биосферы;

– биосфера и биострома;

– границы биосферы.

3.Пространственно-функциональная организация биосферы.

Ближе всего к пониманию биосферы подошёл Ж.Б. де Шевалье Ламарк, хотя термин «биосфера» предложил австрийский зоолог Эдвард Зюсс в 1875 г. при описании геологии Альп в его знаменитой книге «Лик Земли». При этом содержание этого термина было дано весьма схематично.

Несмотря на это, учение о биосфере создал учёный с энциклопедическими знаниями, геохимик по образованию, основатель биохимии, профессор минералогии Московского университета Владимир Иванович Вернадский. Основы своего учения о биосфере Вернадский изложил в книге «Биосфера» (1926). Биосферу В.И. Вернадский определяет как наружную область земного шара, граничащую с Космосом, сосредоточившую в себе жизнь в различных формах её проявления (латентном и активном), пронизывающую всю гидросферу, верхние слои литосферы и нижние слои атмосферы, в которой происходит аккумуляция, трансформация световой энергии и совершается геохимическая работа. В определении понятия особое внимание следует обратить на следующие основные положения:

1.Оболочка планеты, состоящая из живых организмов, контакт с Космосом. Первая граничащая поверхность.

2.Живая оболочка, пронизывающая в той или иной

17

степени географические сферы. Вторая граничащая поверхность.

3.Живая оболочка как энергетический канал, улавливающий световую энергию (и космическую пыль) и связывающий этим Землю с Космосом.

4.Живая оболочка − аккумулятор энергии и преобразователь её в геохимическую работу.

В сущность биосферы проникнуть не так-то просто. В самой биосфере ещё можно выделить своеобразный энергетический сгусток (пласт), или её тело, которое принято называть биостромой. Именно она и призвана осуществлять всю гигантскую работу по преобразованию лика нашей планеты. Это, собственно, совокупность всех живых организмов планеты, названная В.И. Вернадским живым веществом. Важно то, что это живое вещество (растения, животные, грибы) на построение своего тела извлекало и извлекает из окружающей среды (абиотического круговорота) химические (в основном биофильные) элементы (табл. 2).

Таблица 2

Элементный состав звёздного и солнечного вещества при сопоставлении с составом растений и животных (Виноградов, 1957), %

18

Нет необходимости делать сложные анализы, химические элементы живого вещества и его окружения одни и те же, только долевое участие их в сложении различное. С одной стороны, это свидетельствует о глубоких генетических корнях живого вещества с Космосом, а с другой – о глубоко зашедшей специализации живого вещества.

Земля тесными узами связана с Космосом. На нее ежегодно опускается около 2,5 млн т космической пыли (на 1км2 выпадает 0,5-1 кг в год). К этому надо добавить и около 0,5 млн т метеоритов, а значит, и железа, углеродистых соединений и т.п. Но и Земля не остается в долгу! Ежегодно недра Земли выбрасывают около 1 млн т газов, 10 млрд т пепла, лавы, что поступает не только на поверхность нашей планеты, но и в космические просторы. Все эти потоки вещества вместе с химическими элементами частично вовлекаются в биологический круговорот, уходя на построение тела конкретного организма. Другими словами, жизнь изменяет своё окружение, пронизывая различные географические сферы. Но как глубоко она их пронизывает, а следовательно, и преобразует?

Прежде всего, нужно помнить, что жизнь на Земле существует в двух формах: в активной и скрытой (латентной). Латентная форма жизни распространяется значительно шире. Формами латентного состояния у животных могут быть цисты (у простейших), икринки, яйцо, а у растений − споры, семена, покоящиеся почки. Латентное состояние расширяет рамки жизни. Это своеобразный парадокс. Замирание жизни ведёт к её расширению, растеканию − по В.И. Вернадскому. В этом заложен смысл одного из законов диалектики − закона единства и борьбы противоположностей.

Известно, что границы жизни зависят от различных параметров. Один из них − температура.

Т е м п е р а т у р а является одним из основных фак-

19

торов, влияющих на распределение организмов по земному шару. Основной температурный градиент лежит в интервалеот0до50°С.Однакодлярядаорганизмовэтонепределы. Некоторые виды синезелёных водорослей нормально развиваются при температуре 98°С. Бактерии 1-2 мин выдерживают температуру 140°С, а в сухом состоянии до 180°С. Температура 180°С принята верхним температурным порогом. В Оймяконе температура воздуха доходит до -69°С, а даурская лиственница нормально переносит её. Английский учёный Рам (1923) проводил опыты с лишайниками, остужая их до -289° (по Фаренгейту), а затем постепенно нагревая. Некоторые из них вернулись к жизни. Исходя из этого, нижней температурной границей принято считать -270°С. Таким образом, амплитуда температур в жизненном градиенте составляет 450°С.

Давление в различныхсредахнеодинаково.Однако организмы приспосабливаются к различным средам, а следовательно, и к соответствующим давлениям. Тем не менее, установлены пределы давления для некоторых организмов. Так, сульфатредуцирующие бактерии, которые живут на больших глубинах океана, наиболее активны при давлении 1000 атм. Критическое давление для многих видов бактерий лежит в пределах 3000-12000 атм, хотя отдельные виды гибнут при давлении 500-600 атм, а их развитие задерживается при 300 атм. В наземных условиях нормой считается давление 760 мм рт. ст.

Р а д и а ц и я. Первым экспериментальным исследованием действия ионизирующего излучения на организмы были опыты русского ученого Ивана Романовича Тарханова в 1896 г. в Санкт-Петербургской биологической лаборатории Академии наук. Опыты проводились на лягушках. На основе опытов Тарханов сделал блестящее заключение о том, что поглощение энергии рентгеновского излучения вызывает перестройку и значительное изменение химических

20