Глава 2

Біоекологія

й зменшення смертності призводять до збільшення популяцій, і навпаки.

Для аналізу причин, які зумовлюють співвідношення смерт­ності й народжуваності, в екології часто використовують аналіз кривих виживання популяцій.

100

Криву виживання певної популяції можна побудувати, якщо постійно реєструвати кількість народжених у ній особин і зміниїхньої кількості в часі. Потім будують графік, де на осі абсцис відкладають вік особин, а на осі ординат — процент особин, які вижили, стосовно чисельності вихідної популяції.

о;

ш

Рис. 2.9 Криві виживання

Добуті таким чином криві виживання умовно можна звести до трьох основних типів (рис. 2.9): крива типу А відповідає попу­ляції, де головний фактор, що визначає смертність, — це старіння. В природі таке трапляється рідко, проте досить харак­терне для популяцій людей у розвинених країнах. Крива типу Б характерна для популяцій із високим рівнем смертності на почат­кових стадіях розвитку. Зазвичай до причин смертності в таких популяціях належать хвороби, нестача поживних речовин, висо­кий тиск із боку хижаків, а в популяціях людей — також і війни. Крива типу В відповідає популяціям із високим рівнем смерт­ності протягом усього життя, як правило, в результаті випадкової

96

загибелі з найрізноманітніших причин. Типові приклади — різні популяції рослин, безхребетних тварин, риб.

За допомогою кривих виживання можна визначати смертність особин різних видів залежно від віку й з'ясовувати, коли така популяція найуразливіша.

Ш Регуляція кількісного розвитку популяцій. Кількісний розви­ток популяцій контролюється механізмами взаємодії з іншими популяціями (передусім — за принципом зворотного зв'язку) та обмеженістю ресурсів конкретних біотопів. Наприклад, діатомова водорость талласіозіра, що живе в морях і океанах, має широкі діапазони толерантності за багатьма параметрами. Вона здатна поділятися надвоє щодня. В разі розмноження талласіозіри таки­ми темпами її біомаса за 40 діб перевершила б масу нашої плане­ти. Але в реальному житті такого ніколи не буває.

Є два основних механізми запобігання надмірному розвиткові конкретних популяцій: • за принципом зворотного зв'язку «попу­ляція—ресурси середовища»; • за моделями біотичних зв'язків — «жертва—хижак», «хазяїн—паразит».

♦ Прикладом зворотної регуляції за ресурсами середовища може бути історія розведення кіз на острові Кіпр. Коза — неви­ багливий і всеїдний первинний консумент. Зазвичай вона їсть траву, видираючи її разом із корінням. Коли закінчується трава, коза переходить на кущі й молоді дерева, а якщо не залишається й цієї їжі, — об'їдає деревну кору. Після кози на Кіпрі від квіту­ чих, родючих земель не залишилося нічого. Зрештою кіпрські кози й самі загинули з голоду, але раніше запустів увесь Кіпр. За античних часів кози «з'їли» Ліван, Сирію, Марокко, Іспанію, Італію, Грецію. Експансію кози зупинила тільки нестача ресурсів.

Обмежувальна дія паразитизму й хижацтва полягає в тому, що коли починається вибухоподібне зростання якої-небудь попу­ляції, то на такого «бунтівника» накидаються бактерії, парази­тичні безхребетні тварини, патогенні гриби, віруси, різні хижаки.

Обмежувальну дію хижацтва було розглянуто раніше, коли обговорювалася модель «хижак—жертва».

♦ Лімітуючу дію паразитизму можна проілюструвати на при­ кладі історії розведення ялини в Карпатах. Під час другої світової війни німці для збільшення виробництва деревини почали тут масове вирубування бука, а на його місце висаджували ялину — дерево, яке характеризується дуже швидким ростом. Протягом

97

Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля

Г пав а 2

Біоекологія

двох десятиліть ялина захопила майже весь вільний від бука простір і вклинилася в букові праліси, піднімаючися на місцях вивалювання старих дерев. Та переможний марш ялини невдовзі припинився: дерева почали масово уражатися паразитичним гри­бом — кореневою губкою, оскільки густе розташування ялин

Фактори, що сприяють збільшенню популяції

Абіотичні

Параметри середовища (світло,вологість.температура, рН, концент­рація хімічних речовин і т. д.) відповідають зоні оптимуму виду

БіотичніШирока екологічна ніша

Висока репродуктивна здатність

Достатня кількість їжі

Захищеність від хижаків

ІСтійкість до захворювань

Стійкість до паразитів

Здатність адаптуватися

до змін зовнішнього середовища

Наявність простору для розселенняй можливість розширювати ареал

Фактори* що сприяють зменшенню популяції

Абіотичні

Параметри середовища (світло,вологість.температура, рн, концент­рація хімічних речовин і т. д.) не відповідають зоні оптимуму виду

Біотичні

Вузька екологічна ніша [ Низька репродуктивна здатність

[Нестача їжі

|Доступність для хижаків

[Сприйнятливість до захворювань

Сприйнятливість до паразитів

Нездатність адаптуватися

до змін зовнішнього середовища

Обмеженість життєвого простору

\

сприяло ефективному перенесенню спор паразита від хворих рослин до здорових.

У цілому кількісний розвиток популяцій регулюється взаємодією комплексу як сприятливих, так і несприятливих фак­торів що спричиняють коливання чисельності популяції навколо певного середнього значення (рис. 2.10). Фактори, котрі сприя­ють зростанню популяції, зумовлені біологічним потенціалом даного виду. Фактори, які протидіють цьому процесові, зумовлені тиском середовища й біологічним тиском із боку інших попу­ляцій.

Питання, пов'язані з вивченням механізмів регуляції розвитку популяцій у біогеоценозах і ставленням видів до факторів середо­вища, розглядаються спеціальними розділами екології — відпо­відно популяційною та аутекологією.

§ 2.6.^/ Основні екологічні закони

Люди скоряються законам Природи, навіть коли діють проти них.

Й.-В. Гете,

видатний німецький поет,

мислитель,

природознавець (XVIII—XIX ст.)

98

Чисельність популяції

PucJUO Фактори, що визначають чисельність популяцій

Екологія — молода наука, й, мабуть, через це вона ще не сформулювала своїх законів з математич­ною чи фізичною точністю. Можливо, це буде зроблено пізніше. Поки що ж прийнято вважати, що екологічні закони - це серед-ньостатистичні прояви певних причиново зумовлених явищ. На думку відомого еколога Д. Чіраса, природа розвивається й функ­ціонує за чотирма основними принципами:

1. рециклічності, або повторного багаторазового використан­ ня найважливіших речовин;

2. постійного відновлення ресурсів;

3. консервативного споживання, коли живі істоти спожива­ ють лише те й у такій кількості, як їм необхідно;

4. популяційного контролю — природа не допускає вибухо­ подібного росту популяцій, регулюючи кількість особин того чи

99

Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля

Гла в а 2

Біоеиопогія

іншого виду створенням відповідних умов для його існування та розмноження.

Більшість цих та інших екологічних принципів і законів вда­ло узагальнив американський еколог Б. Коммонер у 1974 p., звівши їх до чотирьох законів.

Закон перший: усе пов'язане з усім. Екологія розглядає біосферу нашої планети як складну систему з багатьма взаємо­пов'язаними елементами. Ці зв'язки реалізуються за принципами зворотного негативного зв'язку (згадаємо, наприклад, систему «хижак—жертва»), прямих зв'язків (в екосистемах «працюють» усі дії логічної алгебри — «або», «і», «не»), а також завдяки різно­манітним взаємодіям, що взаємовиключають одна одну. За раху­нок цих зв'язків формуються гармонійні системи кругообігу речовин та енергії. Будь-яке втручання в роботу збалансованого механізму біосфери викликає відповідь одразу за багатьма напря­мами, що робить прогнозування в екології надзвичайно складною справою.

Закон другий: усе має кудись діватися. На прикладі біоло­гічного кругообігу видно, як рештки й продукти життєдіяльності одних організмів є в природі джерелом існування для інших.

Людина поки ще не створила такого гармонійного кругообігу в своїй господарській діяльності. Будь-яке виробництво постійно «випускає» принаймні дві речі — необхідну продукцію й відходи. Відходи самі собою не зникають: вони нагромаджуються, знову втягуються в кругообіг речовин і призводять до непередбачених наслідків. Численні приклади таких наслідків розглядатимуться в гл. 4.

Закон третій: природа знає краще. «Живе складається з багатьох тисяч різноманітних органічних сполук, — пише Б. Ком­монер, — і часом здається, що принаймні деякі з них можуть бути поліпшені, якщо їх замінити якимось штучним варіантом при­родної субстанції». Третій закон екології стверджує, що штучне введення органічних речовин, які не існують у природі, а ство­рені людиною, але беруть участь у живій системі, швидше завдасть шкоди. Одним із найдивовижніших фактів у хімії живих речовин є те, що для будь-якої органічної субстанції, виробленої живими істотами, в природі є фермент, здатний цю субстанцію розкласти. Тому, коли людина синтезує нову органічну сполуку, яка за структурою значно відрізняється від природних речовин, цілком імовірно, що для неї немає розкладального ферменту, й

100

ця речовина «накопичуватиметься». Другий закон допомагає зрозуміти, які наслідки матиме таке накопичення.

Закон четвертий: ніщо не дається задарма. «Глобальна екосистема являє собою єдине ціле, в межах якого ніщо не може бути вигране або втрачене й яке не може бути об'єктом загально­го поліпшення: все, що вилучається з неї людською працею, має бути відшкодоване. Сплати за цим векселем не можна уникнути, її можна лише відстрочити», — пише Б. Коммонер. Четвертий закон стверджує: природні ресурси не нескінченні. Людина в процесі своєї діяльності нині бере у природи в «борг» частину її продукції, залишаючи під заставу ті відходи й ті забруднення, яким не може чи не хоче запобігти. Цей борг зростатиме доти, доки існування людства не опиниться під загрозою й люди спов­на не усвідомлять необхідність усунення негативних наслідків своєї діяльності. Це усунення потребуватиме дуже великих затрат, які й стануть сплатою цього боргу.

Про те, що людина вже встигла зачислити на цей свій раху­нок, ітиметься в наступних главах.