Рындевич учебник Основы экологии

биогеографии, поскольку любые биологические исследования в той или иной степени изучают жизнь животных и растений в природных условиях [16].

Довольно тесные связи экологии с такими науками, как климатология, метеорология, ландшафтоведение, геоморфология и почвоведение, что позволяет более полноценно оценить степень и последствия воздействия абиотических факторов на организм и биологические макросистемы, проследить их динамику, а также понять роль живого вещества в жизни планеты. На основе взаимодействия экологии с другими естественными науками возникли такие разделы, как геоэкология (география, геология и экология), палеоэкология (экология и палеонтология). Экологи в своих исследованиях широко применяют достижения таких естественных наук, как физика и химия.

Юджин Одума считал, что экология становится все более цельной дисциплиной, которая связывает естественные и гуманитарные науки. На стыке экологии и социологии возникла социальная экология. Довольно прочные связи экологии с философией, историей, археологией, педагогикой и другими гуманитарными науками.

Экология не может обойтись без математики и информационных технологий, особенно при решении задачи прогнозирования и моделирования экологических ситуаций.

В век научно-технического прогресса, когда усиливается воздействия человека на природу, экология приобретает особенно важное значение, в первую очередь как источник теоретических знаний для охраны природы и рационального природопользования. Достижения экологии также успешно применяются в сельском, лесном и охотничье-промысловом хозяйствах, геологии, рекреации, туризме, медицине, ветеринарии и других сферах человеческой деятельности.

Очевидна роль экологии в разработке и реализации концепций образования и воспитания, направленных на построение гармоничного сосуществования общества и природы. В целом, тяжело найти отрасль жизни человека, где бы не использовались экологические знания, что объясняется желанием нашего общества избежать глобальной экологической катастрофы, угрожающей жизни на планете.

31

1.1.8 Понятие охраны природы

Термин «охрана природы» впервые был принят в 1913 г. на I Международном съезде по охране природы, который прошел в Швейцарии. В 1971 г. на I Европейской рабочей конференции по природоохранному просвещению было признано, что понятия «охрана природы» и «охрана окружающей среды» являются синонимами.

Охрану природы следует рассматривать и как отдельную науку, и как систему мероприятий [11].

Охрана природы — комплексная наука, разрабатывающая общие принципы и методы сохранения, восстановления и улучшения природной среды и природных ресурсов.

Охрана природы — система мероприятий, направленных на поддержание рационального взаимодействия человека и окружающей среды, обеспечивающая сохранение и восстановление природных богатств, предупреждающая вредное воздействие хозяйственной деятельности на природу и здоровье человека.

Охрана природы как наука базируется на достижениях экологии, но представляет собой отдельную комплексную дисциплину, функционирующую на стыке естественных, технических и гуманитарных наук. Данное понятие не является синонимом «экологии».

Задачами охраны природы выступают:

−оценка ресурсного потенциала экосистем;

−предотвращение вредного воздействия хозяйственной деятельности на биосферу и человека;

−поддержание и восстановление ресурсного потенциала Земли посредством рационального природопользования;

−создание и обеспечение функционирования особо охраняемых природных территорий;

−проведение экологического и природоохранного просвещения.

Охрана природы проявляется в пяти аспектах [21]. Хозяйственно-экономический аспект связан с расходованием

людьми природных ресурсов. В этом аспекте наиболее остро стоит вопрос охраны невозобновимых природных ресурсов.

Здравоохранительный, или оздоровительно-гигиенический аспект охраны природы обусловлен интенсивным загрязнением природной среды, а также оздоровительным значением природы в процессе отдыха и лечения человека.

32

Важное значение приобретает эстетический аспект охраны природы, который заключается, прежде всего, в сохранении эстетически ценных мест планеты.

Любовь к природе, развитие навыков проявления заботы о животных и растениях проявляются в воспитательном аспекте охраны природы.

Научно-познавательный аспект предусматривает необходимость сохранения эталонов природы для изучения законов, управляющих природными комплексами, сохранения генофонда на планете, изучения эволюции и отыскания путей управления биосферными процессами в интересах человека.

Вопросы для самоконтроля

1.Кто является автором термина «экология»?

2.Дайте определение понятия «экология».

3.Какие категории биологических систем вам известны?

4.Нарисуйте схему интеграции организмов в биологические макросистемы.

5.Каково содержание экологии как научной дисциплины?

6.Что является объектом исследования экологии?

7.Каковы основные задачи экологии на современном этапе?

8.Какие разделы экологии вам известны?

9.Перечислитетриосновные группы методов исследований, применяемых в экологии.

10.Какие из античных и средневековых ученых внесли вклад в накопление экологических знаний?

11.Кто является авторами учений о биоценозе, биогеоценозе, экосистеме и биосфере?

12.Назовите ученых, с именами которых связано развитие экологии в Беларуси.

13.Каковы междисциплинарные связи экологии?

14.Каково значение экологии в жизни человека?

15.Дайте определение понятия «охрана природы».

16.Каковы задачи охраны природы?

17.Что выступает в качестве задач охраны природы?

33

Раздел 2

ЭКОЛОГИЯ ОСОБЕЙ

2.1Организм и окружающая среда

2.1.1Окружающая среда

иусловия существования организма

Окружающая среда (среда обитания) — это все то (тела и яв-

ления), что окружает организм и прямо или косвенно воздействует на него. Она состоит из компонентов живой природы (живые организмы) и неживой (грунт, вода, воздух и др.).

Живая и неживая природа в биосфере не существуют раздельно и независимо. Так, разнообразие, численность живых организмов, их состояние, процессы размножения и развития, другие проявления жизнедеятельности непосредственно зависят от качества и количества компонентов неживой природы (химического состава воды, структуры почвы, наличия минеральных веществ, уровня влажности, скорости течения и т. д.). В то же время свойства почвенного покрова, грунта, донных отложений, водной среды и атмосферы обусловлены не только геологическими причинами, но и жизнедеятельностью различных организмов, в том числе и человека. Компоненты окружающей среды могут действовать как позитивно, так и негативно на организм, ряд компонентов среды являются безразличными для него.

Организм на протяжении всей своей жизни взаимодействует с различными компонентами окружающей среды. Он находится в прямой или косвенной зависимости от всего того, что его окружает, вступая с ними в обязательные (постоянные) или необязательные (случайные) связи. Так, жук-плавунец (Dytiscus) находится в обязательных связях с водной средой, атмосферным воздухом, пищевыми объектами (личинки и взрослые насекомые, мальки рыб и головастики и др.), водными растениями, которые также формируют среду его обитания. С таким же компонентом окружающей среды, как камень на дне пруда он на протяжении своей жизни может не вступить в связь вообще или единовременно (случайно) использовать его как место отдыха или

34

засады. Компоненты среды, которые организму нужны для обеспечения своей жизнедеятельности и с которыми он находится в обязательных связях, формируют условия существования.

Условия существования (условия жизни) — совокупность необ-

ходимых для организма компонентов среды, с которыми он находится в неразрывном единстве и без которых не может существовать.

Наличие и количество необходимых для организма компонентов среды — обязательная составляющая его успешного существования. Любой организм, вне зависимости от видовой принадлежности окружают не только положительно действующие компоненты среды. Комплекс благоприятных и неблагоприятных природных компонентов (погода и климат, воздух, вода, пищевые объекты, хищники, паразиты, симбионты, конкуренты и т. д.) образуют среду, к которой должны приспособиться как отдельная особь, так и вид в целом. В результате борьбы за существование единственной наградой организму выступает жизнь и возможность продолжить свой род. Все компоненты, влияющие на организм, называются экологическими факторами.

2.1.2 Экологические факторы и их классификация

Экологические факторы — это комплекс необходимых организму и отрицательно на него воздействующих компонентов живой и неживой природы.

По происхождению и характеру действия экологические факторы делятся на три группы: абиотические, биотические иантропическиефакторы.

Абиотические факторы — это совокупность воздействий компонентов неживой природы наживую. Данная группа делится на две подгруппы:

−химические факторы (химический состав воды, атмосферы, почвы и т. д.);

−физические факторы (ветер, влажность, солнечная радиация, атмосферное давление, свет, температура и т. д.)

Биотические факторы (отношения) — это совокупность влияния одних организмов на другие. Эти факторы носят разнообразный характер и проявляются во взаимоотношениях при совместном обитании. Они делятся на внутривидовые (популяционные) и межвидовые. К последним относятся хищничество, паразитизм, симбиоз, квартиранство и др.

35

Антропические (антропогенные) факторы — это совокуп-

ность воздействий человека на живую природу: изменение химического состава воздуха, осушение болот, вырубка лесов, охота, заготовка растительного сырья и т. д.

2.1.3 Воздействие экологических факторов на организм

Экологические факторы всегда действуют совместно, в виде сложного комплекса. Все факторы среды взаимосвязаны и среди них нет абсолютно безразличных для организма. Действие одного фактора может ослабляться или усиливаться совместным действием другого. Так, например, нехватка влаги может усилить негативное действие высокой температуры воздуха на земноводных. Достаточное количество пищи для зимующих птиц может ослабить отрицательное воздействие на них низкой температуры.

Факторы могут действовать на организм прямо или косвенно.

Прямое воздействие экологического фактора — непосредст-

венное влияние компонента среды на организм.

Так, нападение волка на косулю является примером прямого негативного действия хищника на жертву. Перенос ветром семян клена является примером позитивного действия абиотического фактора на организм.

Косвенное воздействие экологического фактора — опосредован-

ное влияние на организм через один или несколько компонентов среды. Примером косвенного воз-

действия антропогенного фактора может служить следующая ситуация. Мелиорирование заболоченной территории вызвало снижение уровня грунтовых вод, что привело к угнетению елей на окраине осушенного болота. А это, в свою очередь, способствовало увеличению численности короеда-типографа

(Ips typographus) (рис. 2.1.1),

повреждающего ели, которые в

36

угнетенном состоянии не могут продуцировать достаточное количество смолы для защиты от короедов. Таким образом, мелиорация косвенно негативно повлияла на популяцию ели через грунтовые воды и короеда-типографа. Кроме того, очевидно косвенное позитивное воздействие мелиорации как экологического фактора на короеда-типографа через два компонента среды: грунтовые воды и ели. Прямого же воздействия на елей и короедов мелиорация не оказывала.

Вторым примером косвенного воздействия факторов на организм является воздействие температуры воздуха и влажности почвы на колорадского жука через картофель. В случае, если данные факторы обеспечивают оптимальные условия для развития растений, являющихся кормом для жу- ков-фитофагов, они соответственно влияют позитивно на жизнедеятельность последних, которые получают достаточно пищи.

У организмов в процессе эволюции выработались приспособления к восприятию факторов в определенном диапазоне, т. е. в количественных пределах. Эффект воздействия экологических факторов зависит не только от их характера, но и от дозы, воспринимаемой организмом. Для каждого вида существует конкретная доза (количество фактора), наиболее благоприятная для него. Уменьшение или увеличение этой дозы относительно пределов оптимального диапазона снижает интенсивность жизнедеятельность организма, а при достижении максимума или минимума приводит к гибели (рис. 2.1.2). При отклонении интенсивности (дозы) фактора от оптимума, т. е. такого количества фактора, при котором организм чувствует себя наиболее благоприятно, снижается степень комфортности организма. Чем больше доза фактора отклоняется от оптимальной для данного вида величины (как в сторону повышения, так и понижения), тем сильнее угнетается организм. Границы, за которыми существование организма невозможно,

называются нижним и верхним пределами выносливости.

Интенсивность экологического фактора, дающая наихудший эффект воздействия на организм, при котором организм максимально угнетен, но еще существует, называется пессимумом экологического фактора.

37

Рисунок 2.1.2 — Зависимость эффекта воздействия экологического фактора от его интенсивности (по Радкевичу [16] с изменениями)

Для любого фактора выделяются два пессимума: по верхнему и нижнему пределам выживаемости организма. Значения оптимума и пессимума видоспецифичны, т. е. различаются у организмов разных видов.

2.1.4 Экологическая пластичность (валентность)

Для каждой особи и вида в целом, как говорилось выше, есть свои пределы выживаемости. Они неодинаковы не только для разных видов, что часто объясняется приспособлением их к разным условиям обитания, но и для отдельных стадий развития одного организма.

Для цветковых растений характерны разные оптимальные температуры цветения, плодоношения и прорастания. В зависимости от того, какой уровень оптимума наиболее приемлем для видов по отношению к конкретному фактору среды различают тепло- и холодолюбивые, свето- и тенелюбивые, влаго- и сухолюбивые виды. Для каждого вида характерна определенная степень выносливости по отношению к экологическому фактору. Так, растения и животные умеренной зоны могут суще-

38

ствовать в довольно широком температурном диапазоне, тропические же виды не могут переносить значительных колебаний температуры.

Способность вида адаптироваться к тому или иному диапазону фактора или факторов среды называется экологической пластичностью (валентностью) вида. Чем шире диапазон колебаний экологического фактора, в пределах которого данный вид может существовать, тем больше его экологическая пластичность (выше экологическая валентность).

Виды, способные существовать при узком диапазоне экологического фактора, т. е. при небольших отклонениях дозы фактора от оптимальной величины, называются узкоспециализированными (стенобионтными (stenos — узкий)), а выдерживающие значительные колебания дозы фактора — широкоспециализированными (широкоприспособленными, или эврибионтными (eyros — широкий)). Орга-

низмы могут быть узкоили широкоспециализироваными по отношению к одному или нескольким экологическим факторам. К первым (по отношению к солености воды) относится большинство морских животных и растений (кораллы, медузы, морские черепахи, морские рыбы, красные водоросли и др.), нормальная жизнедеятельность которых сохраняется лишь при высокой концентрации солей в воде. К этой же группе относятся и типичные обитатели пресных вод (пресноводные губки, рыбы, водоросли и др.), которые приспособлены к низкому содержанию солей в среде и не могут выжить в соленой воде. Следовательно, типичные морские и пресноводные виды обладают невысокой экологической пластичностью по отношению к солености воды. По отношению к этому фактору щирокоспециализированным видом является трехиглая колюшка (Gasterosteus aculeatus), которой свойственна большая экологическая пластичность, поскольку она может жить в пресных, солоноватых и даже в соленых водах (рис. 2.1.3).

Стенобионтность и эврибионтность разных видов зависят от длительности обитания организмов в тех или иных условиях среды и стабильности данных условий. Стабильность среды обитания позволяет в той или иной мере адаптироваться к определенному диапазону экологических факторов, что способствует большему выживанию особей. Виды, длительное время развивавшиеся в относительно стабильных условиях, утрачивают экологическую пластичность и вырабатывают черты стенобионтности. Виды, которые живут при значительных колебаниях факторов среды, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтными.

39

Рисунок 2.1.3 — Колющка трехиглая

Для обозначения отношения организмов к колебаниям того или иного фактора (их экологической пластичности) существует ряд терминов, в которых используются приставки эври- или стено- [13]. Так, по отношению к температуре различают эври- и стенотермные организмы (рис. 2.1.4), к воде — стено- и эвригидрические, к концентрации солей — эври- и стеногалинные, к пище — стено- и эврифаги, к свету — эври- и стенофотные и т. д.

В природе не существует экологически пластичных (эврибионтных) организмов по отношению ко всем факторам окружающей среды. Чаще всего эвриили стенобионтность проявляется по отношению к одному фактору. Так, рыжий таракан (Blatella germanica) экологически пластичен по отношению к пищевому фактору, но чувствителен к колебаниям влажности и температуры.

Интенсивность фактора (температура)

Рисунок 2.1.4 — Экологическая пластичность видов (по Ruttner, 1963, из [13])

40