Куренщиков ДК_Экология_лекции_2013_1

Если не быть готовыми к исчерпанию природных запасов, то человечеству придётся снова пересесть на лошадей для поездок, использовать силу ветра и гребцов для того, чтобы передвигаться по водной поверхности. Еще более проблематичным станет передвижение по воздуху. Для Российской Федерации эта проблема наиболее близка: в настоящее время завершилось мировое распределение труда, и при этом Российской Федерации, к сожалению, досталась роль источника природных ресурсов. Применение ресурсосберегающих технологий лишь отодвигает во времени момент истощения указанных, и многих других, природных ресурсов. Необходим поиск и разработка альтернативных, экологически чистых и безопасных для Человека источников энергии.

1.4.3.Кризис взаимоотношений человечества

иокружающей среды, или «экологический» кризис

Загрязнение атмосферы, гидросферы, литосферы и, как следствие, деградация экосистем; абсолютно бесхозяйственная эксплуатация биологических ресурсов планеты, которая приводит к вымиранию не только редких видов, но и видов, имеющих промысловое значение; нездоровый образ жизни, загрязненная среда обитания человека и в результате – катастрофическое снижение процента абсолютно здоровых людей. Это лишь некоторые моменты, иллюстрирующие третью глобальную экологическую проблему.

Таким образом, не решив глобальных экологических проблем, обозначенных выше, человечество ставит под вопрос само существование и развитие современной цивилизации.

Как бы мы не говорили, что человек – один из многих биологических видов и лишь часть природы, в подсознании всё равно остается мысль, что именно человек стоит в центре мироздания. Исходя из этого современная цель экологических исследований в общем виде формулируется так: гармонизация отношений настоящего и будущих поколений человеческого общества и окружающей среды. Перед экологией, в классическом её понимании, стоят следующие задачи:

1)изучение закономерностей объединения живых организмов и про- странственно-временной динамики биоценозов и экосистем;

2)определение принципов взаимоотношений видов, популяций, биоценозов, экосистем с окружающей средой;

3)исследование потоков вещества и энергии через трофические цепи, выявление закономерностей функционирования экосистем.

Прикладная экология, направленная, главным образом, на устранения последствий влияния человеческого общества на окружающую среду, в настоящее время решает определенные задачи.

1. Разработка научно обоснованных рекомендаций по рациональному использованию ресурсов планеты, в том числе и биологических.

21

2.Изучение и оценка возможности использования биологических агентов для борьбы с организмами, считающимися вредными (сорняки, вредители сельского и лесного хозяйства, возбудители и переносчики заболеваний и т. д.).

3.Разработка безотходных технологий производства и технологий вторичной переработки отходов.

4.Мониторинг динамики изменений окружающей среды.

Так или иначе, в дальнейшем, в учебном пособии будут упоминаться обозначенные задачи и расшифровываться их содержание.

1.5.Место экологии среди других наук, связь с другими науками, подразделения экологии

Экологические знания могут рассматриваться как базис для принятия решений в любом виде деятельности человека. Возрастание суммы знаний позволяет принять наиболее оптимальные, с точки зрения деятельности по охране окружающей среды, решения. Кроме этого, принятию оптимальных решений способствует экологическое образование и воспитание. Экология – наука, которая имеет междисциплинарный характер, использует достижения многих отраслей знаний и, в свою очередь, оказывает влияние на ряд дисциплин. Не претендуя на полноту списка, укажем некоторые науки, взаимно связанные с экологией:

философия (формирование экологического сознания и философского взгляда на экологические явления);

математика (выражение в математических символах формул экологических явлений);

химия: именно химические соединения, загрязняющие окружающую среду, принято называть поллютантами (лат. pollutio загрязнение); химические соединения являются главными объектами при изучении потоков вещества и энергии в экосистемах; превышение допустимых концентраций (ПДК) химических соединений неблагоприятно воздействует на живые организмы. Кроме того, жизнь существует благодаря комплексу химических соединений и реакций;

биология: без знания биологии видов невозможно изучение популяций, экосистем. В свою очередь, без знания экологических характеристик биологических объектов невозможно поступательное развитие биологических наук (рис. 6);

самым тесным образом экология как классическая, так и современная прикладная, связана с географией, океанологией, климатологией, метеорологией.

Трудно представить, чтобы специалист, даже высококвалифицированный, занимался просто экологией. Как любая деятельность человека, эта наука имеет свои подразделения, свои направления исследова-

22

ний. Рассмотрим некоторые способы классифицирования разделов экологии. Традиционно классическую экологию подразделяют на аут-

экологию и синэкологию.

Рис. 6. Представители царства растений: касатик (Iris)

и лилия пенсильванская (Lilium pensylvanicum). Фото Д.К. Куренщикова

Аутэкология (гр. aut сам, свой) изучает взаимоотношения особей или групп особей того или иного вида с условиями среды. Впервые аутэкология выделена в самостоятельный раздел экологии на III Международном ботаническом конгрессе (1910). Аутэкологические исследования проводятся на уровне организмов, популяций, видов. В сферу интересов аутэкологии попадают, главным образом, виды живых организмов, имеющие большое значение с точки зрения человека. К таким видам относятся, например, вредители сельского и лесного хозяйства, переносчики возбудителей и сами возбудители инфекционных болезней и гельминтозов, сорняки, охотничье-промысловые виды животных, организмы, имеющие эстетическое значение. Например, вредители лесного хозяйства – гусеницы непарного, кольчатого, сибирского шелкопрядов и их естественные враги (вирусы, бактерии, грибы). Переносчики возбудителей многих болезней – различные виды грызунов, таежные клещи; промысловые животные – дикие кабаны, дикие гуси, популяции рыб – объекты любительского и промышленного рыболовства; дубовые лесонасаждения и т. д.

Во время аутэкологических исследований определяется и анализируется максимальное количество связей объекта исследования (например, популяция карасей в озере) с внешней средой: зависимость численности и биомассы карасей (в нашем примере) от количества растворенного в

23

воде кислорода, температурного режима, кислотности воды, режима зимовки, количества и качества пищи, наличия возбудителей болезней и так далее. Определяется норма реакции популяции на изменение факторов среды. Кроме того, может изучаться жизненный цикл карася, взаимоотношения особей внутри популяции, предпочитаемые биотопы и так далее.

Синэкология (гр. sin вместе, совместный) – раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть многовидовых сообществ животных, растений и микроорганизмов. Термин «синэкология» впервые использован швейцарским ботаником Карлом Шретером (1855–1939) в 1902 г. Синэкология как направление экологии была выделена на Международном ботаническом конгрессе в 1910 г. Синэкологические исследования проводятся на уровне биоценозов и экосистем, в их взаимодействии друг с другом и средой обитания (рис. 7). В сферу интересов этой части экологии входят такие вопросы, как: поступление в экосистему (биоценоз) вещества и энергии, их трансформация, миграция по трофическим цепям; количественные и качественные отношения в экологической пирамиде; сезонные и многолетние циклы; сукцессионные процессы экосистемах (биоценозах).

Рис. 7. Биоценоз Большехехцирского заповедника. Фото Д.К. Куренщикова

24

Определив для себя, какие виды «полезные», а какие «вредные», человек старается узнать о них как можно больше, чтобы увеличить численность популяций первых и снизить численность последних. Изучая такие виды в природе, человек выясняет их связи с живой и неживой природой, особенности требований к внешней среде, динамику численности популяции. То есть, изучает экологию видов и, в большинстве случаев, таксонов более высокого ранга, в которые «полезные» и «вредные» виды включены. Таким образом, формируется и развивается экология от царств живой природы: животных, растений, грибов, бактерий, вирусов до таксонов уровня вида (экология дальневосточного леопарда, экология кедра корейского, экология мраморного паука-круго- пряда и так далее – включая экологию человека).

Ещё одно деление отраслей экологии – по принципу элементов биосферы – закономерно и логически объяснимо (основные законы и правила экологии справедливы для любой экосистемы, тем не менее, существуют особенности, связанные с условиями обитания в различных средах на нашей планете. Как мы увидим дальше, среды обитания на Земле замечательным образом совпадают с элементами биосферы. Соответственно целые группы учёных занимаются экологией атмосферы, гидросферы, литосферы. Согласно подразделению экосистем на основе биомов, существуют и развиваются: лесная экология, экология тундры, экология пустынь, экология гор, экология пещер и так далее (рис. 8).

Рис. 8. Примеры подразделения экологии

25

Список «классификаций» отраслей экологии можно продолжить:

экология химических элементов и соединений, изучающая их роль в экосистемах и миграции в трофических цепях;

радиоэкология, определяющая воздействие последствия воздействия ионизирующего излучения различного происхождения (космическое, естественное планетарное, техногенное) на живые объекты;

экология жилища и целый ряд других подразделов этой науки.

1.5.1.«Правила» природопользования Барри Коммонера

В70-х гг. двадцатого столетия Барри Коммонер

(1917–2012), американский биолог и эколог, кандидат в президенты США в 1980 г., сформулировал четыре положения системы рационального природопользования, сейчас известные как правила или законы экологии, которые носят его имя [19].

1. Все связано со всем. Это правило пол-

ностью созвучно с философским положением, согласно которому все события и явления связаны

между собой или непосредственно, или опосредовано. Биосфера – наш общий дом, и вся деятельность человечества отражается на состоянии этого дома. Вырубка лесов ведет к деградации почвы и обмелению рек, за перевыпасом скота следует деградация луговой растительности. Атмосферные выбросы многих промышленных предприятий способствуют появлению кислотных осадков, которые могут выпасть в виде дождя в регионах, вообще лишенных промышленности. Уничтожение насекомых-опылителей может привести к исчезновению на лугах клевера. Клевер опыляется, главным образом, шмелями. В свою очередь шмели опыляют только клевер. Деградация одного из элементов такой системы приводит к снижению количества и качества удоев молока у коров. Неосторожное вмешательство в природу может привести к непредсказуемым последствиям.

2. Все должно куда-то деваться (в природе все «утилизируется»). За многовековую историю существования экологические системы эволюционировали таким образом, что отходы жизнедеятельности одних видов организмов играют роль поддержания жизнедеятельности других видов. Существуют геологические и биологические круговороты веществ. Химические соединения, которые выводятся из круговоротов, осаждаются и сохраняются в течение длительного – даже в масштабах геологических процессов – времени. Именно так появились месторождения нефти, природного газа, угля. Человечество нарушает такие циклы. Отходами деятельности производства являются вещества, токсичные для организмов. Полигонами хранения твердых бытовых отходов (проще говоря, свалками и помойками) занимаются всё новые и новые

26

территории, которые расположены, в большинстве случаев, вокруг городов и поселков. Вполне вероятно, что со временем организмы-деструк- торы приспособятся и начнут перерабатывать пластмассу, резину, полиэтилен. Однако в настоящее время этого не происходит.

3.Природа знает лучше. Это самое важное положение природопользования, которое означает, что нельзя пытаться покорять природу, а нужно сотрудничать с ней, используя биологические механизмы для очистки стоков, утилизации отходов, повышения урожая культурных растений и так далее. Человек не является властелином природы, он лишь один из видов, которые подчиняются биологическим и экологическим законам и, кроме того, особенным, только ему присущим законам экономики, социологии и т. д. Но в основе своей человечество продолжает оставаться именно биологическим видом, со всеми вытекающими отсюда последствиями. С точки зрения кибернетики это правило подтверждает закон о том, что невозможно понять принципы работы системы, являясь одним из её элементов.

4.Ничто не дается даром (за все надо платить природе). В глобальной системе невозможно получить абсолютное преимущество. Получая временную выгоду, необходимо затратить некий ресурс на поддержание системы и возмещение того, что мы рассматриваем как выгоду. Платить нужно энергией за дополнительную очистку отходов, удобрением – за повышение урожая, лекарствами – за здоровье. Как писал сам Б. Коммонер: «Платы по этому векселю нельзя избежать; она может быть только отсрочена».

В настоящее время предпринимаются попытки дополнить список обсуждаемых правил. В частности, сформулировано правило, гласящее «на всех не хватит». Хотя и в шутливой форме, правило отражает реалии, обсужденные выше: быстрый рост численности людей на планете и конечность многих природных ресурсов.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1.Выберите правильный ответ. Понятие «Экология» было введено: а) Ламарком Ж.Б.; б) Вернадским В.И.; в) Геккелем Э.; г) Одумом Ю.

2.Выберите правильный ответ. Раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяций с окружающей средой, называется:

а) антропоэкология; б) демэкология;

в) социальная экология; г) медицинская экология.

27

3.Выберите основные положения кибернетических принципов, применяемых в экологии:

а) все связано со всем; б) с увеличением биоразнообразия увеличивается устойчивость эко-

системы; в) ничто не дается даром;

г) свойства системы отличаются от свойств элементов, в нее входящих; д) природа знает лучше.

4.Выберите правильный ответ. Учение о сообществах растений, животных и микроорганизмов в их взаимодействии друг с другом и средой обитания называется:

а) аутэкология; б) демэкология; в) синэкология; г) биосфера.

5.Выберите правильный ответ. Учение о биосфере разработал:

а) Ламарк Ж.Б.; б) Вернадский В.И.; в) Сукачев В.Н.; г) Одум Ю.

6.Выберите правильный ответ. Суть термина «аутэкология» отражает словосочетание:

а) экология видов; б) экология популяций; в) экология особей;

г) экология сообществ.

7.Выберите правильный ответ. Синэкология изучает:

а) экологию видов; б) глобальные процессы на Земле;

в) экологию животных; г) экологию сообществ.

8. Выберите два правильных ответа. Синэкология это: а) абиотический фактор среды;

б) раздел экологии, изучающий сообщества растений, животных и микроорганизмов в их взаимодействии друг с другом и средой обитания;

в) раздел науки, изучающий функционирование экосистем; г) одна из характеристик популяции.

28

9. Выберите два правильных ответа. Аутэкология – это: а) раздел экологии, изучающий суточную цикличность;

б) раздел экологии, изучающий отношение особей одного вида к окружающей среде;

в) компонент биосферы; г) раздел науки, изучающий связи особи с внешним миром.

10. Установите соответствие между науками и их составляющими:

12. Установите соответствие между экологическими терминами и

13.Выберите основные экологические проблемы современности: а) рост численности населения на планете; б) закон десяти процентов; в) конечность многих ресурсов на планете; г) экологическая пирамида.

14.Выберите правила природопользования Б. Коммонера:

а) все связано со всем; б) с увеличением биоразнообразия увеличивается устойчивость эко-

системы; в) ничто не дается даром;

г) свойства системы отличаются от свойств элементов, в нее входящих;

д) природа знает лучше.

29

15.Выберите два правильных ответа. Признаки, характерные только для живых организмов:

а) обмен веществом с внешней средой; б) способность реагировать на внешние раздражения; в) движение под действием силы тяжести; г) адаптированность к среде обитания.

16.Выберите правильный ответ. Раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяций с окружающей средой, называется:

а) антропоэкология; б) демэкология;

в) социальная экология; г) синэкология.

17.Выберите правильный ответ. Учение о сообществах растений, животных и микроорганизмов в их взаимодействии друг с другом и средой обитания называется:

а) аутэкология; б) демэкология; в) синэкология; г) биосфера.

18.Выберите правильный ответ. Идею о том, что «население увеличивается в геометрической прогрессии, а производство продуктов питания растет лишь в арифметической прогрессии» впервые высказал:

а) Коммонер Б.; б) Мальтус Т.; в) Дарвин Ч.; г) Геккель Э.

19.Выберите правильный ответ. Понятие «биогеоценоз» ввел:

а) Дарвин Ч.; б) Вернадский В.И.;

в) Сукачев В.Н.; г) Мебиус К.

20. Выберите правильный ответ. Отличие понятия «биогеоценоз» от «биоценоза»:

а) совокупность живых организмов; б) включает живое и косное вещество;

в) объединены обменом вещества и энергии в единый природный комплекс;

г) совокупность животных организмов во взаимодействии с окружающей средой.

30