Николаев А.С. Экология учебное пособие

ставляет собой трудовые ресурсы, необходимые для роста промышленности и сельского хозяйства; промышленность обеспечивает человека материальными благами и содействует интенсификации сельского хозяйства; сельское хозяйство дает продукты питания и сырье для промышленности.

-Положительные связи блоков А и Б являются причиной быстрого безудержного роста как населения, так и промышленности и сельского хозяйства. Современная эпоха развития человеческого общества характеризуется тенденцией к экспоненциальному росту численности населения, потребления энергии, ресурсов, продуктов питания и т.п.

-Отрицательные обратные связи усиливаются по мере воздействия человека на окружающую среду; они служат причиной ограничения роста населения и расширения хозяйства. Природные ресурсы положительно влияют на развитие общества, но интенсивное потребление отрицательно сказывается на их запасах и воспроизводстве. Воздействие общества на природу вызывает загрязнение окружающей среды, отрицательно влияет как на условия жизни людей, так и на качество природных ресурсов – чистоту почвы, воды, воздуха.

В зависимости от того, какие тенденции доминируют во взаимодействии между обществом и природой природопользование может носить рациональный или нерациональный характер.

Рациональное природопользование – высокоэффективное хозяйствование, не приводящее к резким изменениям природно-

11

ресурсного потенциала (к которым социально-экономически не готово человечество) и не ведущее к глубоким переменам в окружающей человека природной среде, приносящим урон его здоровью или угрожающим самой его жизни. Таким образом: рациональное природопользование – система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей [31].

В случае нерационального природопользования не обеспечивается сохранение природно-ресурсного потенциала.

Природно-ресурсный потенциал, сохранение его, определяются уровнем экологического равновесия биосферы и ее подразделений – экологических систем. Поэтому, ниже, подробнее обсудим закономерности функционирования природных экологических систем.

12

Вопросы для самостоятельных занятий

1.Расположите в порядке значимости три слова или словосочетания, характеризующих понятие «экология».

2.Что является отличительной чертой природно-ресурсного потенциала и рационального природопользования?

3.Что является причиной роста населения и производства?

13

2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

2.1. Структура экологической системы.

Объектом исследования экологии являются взаимоотношения живого организма или группы взаимосвязанных живых организмов. Для уяснения области компетенции экологии необходимо представить спектр уровней организации живой материи:

Основная область компетенции экологии – уровень экологических систем (экосистем), но она простирается и на последующий седьмой уровень, и на два предыдущих (4 и 5); а также на уровень 2, если учесть, что существует большая группа одноклеточных организмов (например, бактерии, некоторые водоросли, амебы, инфузории).

По уровню организации живых систем в классической экологии выделяют:

-аутэкологию (см. уровни: 2,4)

-демэкологию (см. уровень 5)

-синэкологию (см. уровень 6)

14

- глобальную (см. уровень 7)

Необходимо помнить, что самая высокая таксономическая (групповая) категория в системе организмов, официально признаваемая ныне действующими Международными кодексами ботанической и зоологической номенклатуры, а также Международным кодексом номенклатуры бактерий – царство [4]. Сегодня биологами выделено 4 царства: 1) царство бактерий; 2) царство грибов; 3) царство растений; 4) царство животных. К последнему относится и человек. Исходя из принятой классификации в экологии различают следующие биотические сообщества – биоценозы: совокупность мира микроорганизмов – микробоценоз, растительного мира – фитоценоз, животного мира – зооценоз.

Наглядно структуру экологической системы можно представить схемой, предложенной В.Н. Сукачевым, для характеристики биогеоценоза. Схема дополнена составляющей: «водная среда» (см. рис.2.1.)

15

Отметим, микроклимат на лесной поляне отличен от микроклимата лесной чащи.

Живая компонента (биотическая) или биоценоз – это совокупность популяций различных видов животных, растений и микроорганизмов, населяющих определенный биотоп (от греч. bios – жизнь + topos – место). Поскольку виды, занимающие общую территорию, как правило, взаимодействуют, они представляют сообщество. Таким образом термины «биоценоз» и «сообщество» в большинстве случаев являются синонимами. Примером, когда эти понятия не тождественны является нейтрализм. Но и в этом случае «нейтральные» виды, как правило, зависят от состояния данного биоценоза в целом, или они оказывают влияние друг на друга через экотоп.

Определим понятие «вид биологический». Строгое общепринятое понятие вид до сих пор не разработано [4]. Вид – основная структурная единица в системе живых организмов. Обычно под биологическим видом понимают совокупность популяций всех особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом общих морфо-физиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотической и биотической средой и отделенных от других таких же групп особей практически полным отсутствием гибридных форм [4].

Говоря о взаимоотношениях и взаимодействиях между живыми организмами, отметим, что они могут быть внутривидовы-

17

ми и межвидовыми. К внутривидовым взаимодействиям, например, относятся конкуренция, выкармливание потомства и другие. Межвидовые взаимодействия это, прежде всего, хищничество, конкуренция, паразитизм, симбиоз (мутуализм), сотрудничество, комменсализм, аменсализм. Более подробная информация о перечисленных и других видах биотического взаимодействия со-

держится в [1,4,6,8].

Взаимодействие: «живой организм – неживой компонент» (см. рис.2.1) представлено, например, физическим воздействием на грунт (рыхление его животными и корнями растений), изменением химического состава почво-грунтов в результате жизнедеятельности микроорганизмов, изменением влагосодержания почвы в результате смены фитоценоза и другими.

Выше мы охарактеризовали структуру экологической системы на базе понятия «биогеоценоз». Термины «экологическая система» и «биогеоценоз» не являются синонимами. Экологическая система – это любая совокупность организмов и окружающей их среды. В качестве экосистемы можно рассматривать, например, растения в заброшенном ящике с землей на балконе, бочку с «цветущей» водой, горшок с цветком, террариум, пилотируемый космический корабль. У названных совокупностей организмов и среды отсутствует такой элемент, как «гео» (участок земной поверхности). Экологическими системами являются и сооружения биологической очистки сточных вод – биологические фильтры. Они представляют собой сообщество живых организ-

18

мов (преимущественно бактерий и простейших), образующих так называемый активный ил. Каждый вид этих микроорганизмов занимает свою экологическую нишу и может существовать в определенных условиях. Для обеспечения хорошей работы очистки сооружений человек должен управлять состоянием активного ила. Описанные экологические системы создаются и управляются человеком.

Центральное место в экологии занимают природные экологические системы. В зависимости от масштабов различают микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд, озеро), макроэкосистемы (континент, океан) и глобальную экосистему – биосферу (оболочку планеты Земля, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов). Примеры классификации природных экологических систем приведены в [8,9]. Биогеоценоз

–это, обязательно, природная экологическая система: участок биосферы (геобиосферы), через который не проходит ни одна существенная биоценотическая, микроклиматическая, гидрологическая, почвенная, геоморфологическая и геохимическая граница; т.е. элементарная единица биосферы (геобиосферы), элементарная природная экосистема и геосистема [31]. Биогеоценоз

–совокупность однородных природных элементов на определенном участке поверхности Земли (гео).

Возвращаясь к схеме, представленной на рис.2.1, поясним влияние обратных связей на составные части и состояние экоси-

19

стемы в целом. Соответствующие яркие примеры приведены в книге Л.Н. Гумилева «Этногенез и биосфера Земли» (см. [16]). По мнению автора за 15 тысяч лет до н.э. на Земле не было пустынь. Во время вюрмского оледенения (от 100 тыс. лет до 18 тыс. лет назад) атлантические циклоны проходили через северную Сахару, Ливан, Месопотамию, Иран и достигали Индии. Тогда Сахара представляла собой цветущую степь, пересеченную многоводными реками, полную диких животных: слонов, гиппопотамов, диких быков, газелей, пантер, львов. Изображения этих животных до сих пор присутствуют на скалах Сахары и Аравии, они выполнены представителями современного человека вида Homo Sapiens. Но вот, в конце 4 тысячелетия до н.э. происходит перенесение направления циклонов на север. Изменяется климатоп (см. рис.2.1) постепенно обедняется, усыхает, водная среда Сахары (рис.2.1: см. связь водная среда → климатоп), что приводит к изменению эдафотопа и микробоценоза (рис.2.1: см. связи водная среда → эдафотоп, климатоп → микробоценоз, эдафотоп → микробоценоз, водная среда → микробоценоз). Картину усугубила хозяйственная деятельность людей: земледельцев, взрыхливших почву Сахары и, тем самым, позволившая самумам развеять ее (рис.2.1: см. связи: зооценоз (в том числе люди) → эдафотоп, зооценоз → микробоценоз). Самум – сухой горячий шквал ветра, переносящий огромное количество песка и пыли. Изменения состава почвы и количества водной среды повлияли на фитоценоз, уменьшив его биоразнообразие (рис.2.1: см. связи:

20