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

К риву виживання певної популяції можна побудувати, якщо постійно реєструвати кількість народжених у ній особин і зміни їхньої 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

Біотичні Широка екологічна ніша

Висока репродуктивна здатність

Достатня кількість їжі

Захищеність від хижаків

І Стійкість до захворювань

С тійкість до паразитів

Здатність адаптуватися

до змін зовнішнього середовища

Наявність простору для розселення й 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.