Электронный учебник экология. 1 Основы общей экологии
 Скачать 1.91 Mb.
|
1.1. Основы общей экологииЭкологизация общественного сознания мирового сообщества началась относительно недавно и была обусловлена нарастающими явлениями глобального экологического кризиса, связанного с демографическим взрывом, вытеснением и уничтожением естественных природных сообществ – лесов, степей и т. п., истощением естественного потенциала биопродуктивности, т. е. обеднением различных природных сред – океана, почв и повсеместным загрязнением окружающей среды продуктами хозяйственной деятельности человека, от которых страдает не только окружающая природная среда, но и сам человек. Что же определяется термином «экология»? Первоначально это понятие было введено Эрнстом Геккелем 150 лет назад, когда он исследовал взаимосвязи всего живого на примере отдельных природных объектов (в частности пруда около своего дома). Тогда понятие «экология» обозначало отношения живых организмов между собой и окружающей средой. Впоследствии предмет экологии настолько расширился, что так называемая «глобальная или всеобщая экология» как научное направление состоит уже из десятков направлений (по Реймерсу):
Таким образом, экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека. Содержание экологии – исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов, биосферы, их продуктивности, энергетики, устойчивости. Предмет исследования экологии – биологические макросистемы (системы надорганизменного уровня) и их динамика во времени и пространстве, а также отношения компонентов этих систем. В составе биологических макросистем рассматриваются особи, организмы (в аспекте отношений со средой обитания – изучает аутэкология), малые социальные группы (стая, прайд и т.п. – демэкология), популяции (экология популяций), виды (эйдэкология, или экология видов), сообщества популяций разных видов (синэкология), биогеоценозы (экосистемы) и биосфера (экосферология, биосферология). Задачи экологии – изучение законов формирования, взаимодействия экосистем, их динамики и структуры, а также поиск возможностей управления экологическими процессами. Природоохранные аспекты науки экологии включают в перечень ее задач следующие направления:
Обыденное восприятие экологических и природоохранных вопросов часто смешивает эти области, а термин «экология» используется не всегда корректно, что требует уточнения соответствующих понятий. В отличие от понятия «экология», термин «охрана окружающей природной среды» изначально определял и определяет не научное направление, а совокупность мер, действий, планов и программ (международных, государственных, региональных, локальных (местных), административно-хозяйственных, техноло-гических, политических, юридических и т.д.), направленных на сохранение, рациональное использование и воспроизводство природной среды и природных ресурсов. Впоследствии «охрана природной среды» сформировалась в комплексную межотраслевую научную дисциплину, разрабатывающую общие принципы и методы сохранения и восстановления природных ресурсов, подразделяющуюся на множество разделов. Главные из них – охрана земель, вод, атмосферы, растительного и животного мира, природных комплексов. Попутно кратко можно отметить особенности исторических этапов развития экологии как науки и системы охраны окружающей природной среды. Первоначально эти две области знания развивались как бы независимо. Целая плеяда ученых: Геккель, Дарвин, Вернадский, Реймерс и др. развивали экологию как систему научного мировоззрения, но большей частью как биологическую науку. До момента осознания экологического кризиса это развитие шло независимо от стихийно формирующейся практики природоохранной деятельности. Природоохранная деятельность имеет свою самостоятельную историю, когда народное самосознание, а порой и частные интересы интуитивно или путем локальных исследований определяли частные экологические взаимосвязи и правила природопользования. Например, устанавливались строгие режимы распределения воды в сельском хозяйстве южных стран. В странах Западной Европы в средние века заповедывались лесные массивы в целях сохранения дичи для королевских охот. Существовала система наказаний за слив нечистот в реки в отдельных областях еще дореволюционной России. Петр I создал институт лесной охраны и т. п. Общая экология – это отрасль науки об общих закономерностях взаимоотношений живых организмов и среды их обитания. Среда обитания – это часть природы, которая окружает живые организмы и с которой они непосредственно взаимодействуют, постоянно приспосабливаясь к ней, регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с ее изменениями. Среда слагается из множества элементов неорганической и органической природы, а также элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть необходимы, другие почти или полностью безразличны, третьи оказывают вредное воздействие. Например, растительноядному животному кислород, пища, вода и т. д. нужны; дерево с несъедобными листьями – чаще всего нейтрально (не нужно и не вредно), хотя иногда его можно использовать, например, спрятаться от солнца; наличие кровососущих насекомых – вредно. Основные типы среды обитания: водная, наземно-воздушная, почвенная, сами живые организмы. Любое условие среды, как положительное, так и отрицательное, на которое живое реагирует приспособительными реакциями, называется экологическим фактором. Многообразие экологических факторов делят на категории:
Существуют и другие системы классификации по времени, по периодичности, по среде возникновения, по спектру воздействия и т. д. Отметим основные закономерности воздействия экологических факторов. Согласно закону оптимума, каждый фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организм. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Состояние экологического фактора в этих пределах называется зоной оптимума экофактора. Ю. Либих сформулировал на примере агроценозов закон минимума, т. е. питательное вещество, находящееся в минимуме (недостатке) определяет урожайность культуры, несмотря на более или менее полную обеспеченность растений другими веществами. Этот закон по сути является частным случаем установленного Ф. Блэкманом закона лимитирующего фактора, который утверждает, что экологические факторы, присутствующие как в недостатке, так и в избытке (по отношению к оптимальным требованиям организма), ограничивают или прекращают его развитие и даже существование. Этот же смысл имеет сформулированный В. Шелфордом закон толерантности – диапазон между минимальным и максимальным значениями фактора определяет диапазон толерантности (или выносливости) организма к данному фактору. В качестве частного случая к вышеперечисленным закономерностям Н.Ф. Реймерс обсуждает предложенные разными исследователями уточнения, и в частности закон (эффект) компенсации (взаимозаменяемости) факторов: отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсирован другими близкими (аналогичными) факторами (Э. Рюбель, 1930). Например, недостаток света может быть компенсирован для растения обилием углекислого газа. Изменчивость внешней среды обусловливает способность организмов к адаптациям, т. е. приспособлениям к внешней среде. Адаптации возникают в ходе эволюции видов и проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до изменений структуры сообществ и экосистем. Соответственно их подразделяют на физиологические, поведенческие и морфологические. Все разнообразие приспособительных реакций реализуется тремя путями: активный путь – это усиление сопротивляемости; пассивный путь – подчинение жизненных функций изменению факторов среды; путь избегания неблагоприятных воздействий. На деле чаще всего наблюдается сочетание всех трех вариантов. Способность видов адаптироваться называется экологической валентностью, или пластичностью. Чем выше пластичность, тем больше у популяции шансов выжить в условиях непостоянности факторов окружающей среды. По данному признаку все организмы подразделяют на эврибионтные («эври» – широкий) и стенобионтные («стенос» – узкий). На организм одновременно действует множество экологических факторов: температура, влажность, свет, наличие пищи, присутствие хищников и т. д. Понятие эврибионтности или стенобионтности применяется к действию каждого конкретного фактора индивидуально. Например, растения, относимые к группе «факультативных гелиофитов», могут существовать и на открытых Солнцу участках, и в тени – следовательно, в отношении солнечной освещенности они являются эврибионтными. Но в отношении содержания солей в почве многие из подобных видов растений не выносят засоленности, могут существовать только в узком диапазоне содержания солей и являются стенобионтными. Следовательно, один и тот же организм может быть как эврибионтным, так и стенобионтным в зависимости от того, какой влияющий на организм экологический фактор мы рассматриваем. В следующих темах кратко рассмотрим основные факторы среды. |