Биоэкология ЙошкарОла, 2005 3 ббк 28. 708
 Скачать 7.87 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КОМИТЕТ ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Г. ЙОШКАР-ОЛЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР Г ЙОШКАР-ОЛЫ ОРГАНИЗМ И СРЕДА ФАКТОРИАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ Допущено Учебно-методическим объединением по классическому университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 013500 Биоэкология Йошкар-Ола, 2005 3 ББК 28.708 УДК 577.4 В 76 Рецензенты В.Н. Максимов др биол. наук профессор МГУ им. МВ. Ломоносова, г. Москва ЕМ. Романов, др с.-х. наук профессор МарГТУ, г. Йошкар-Ола В 76 Воскресенская О.Л., Скочилова Е.А., Копылова Т.И., Алябы- шева Е.А., Сарбаева Е.В. ОРГАНИЗМ И СРЕДА факториальная экология Учебное пособие / Мар. гос. унт. Йошкар-Ола, 2005. 180 с. ISBN 5-94808-149-4 Учебное пособие посвящено одному из основных разделов современной экологии – Организм и среда. В него включены теоретические разделы этого курса показана тесная взаимосвязь организма и среды обитания, а также живых организмов между собой и компонентами неживой природы. Основное внимание уделено выполнению экологического практикума предложена последовательность выполнения лабораторно-практических работ по каждой теме и даны методические рекомендации по их проведению как в лабораторных, таки в полевых условиях. В конце пособия приведены тестовые задания и небольшой словарь экологических терминов. Учебное пособие предназначено для студентов экологических и биологических специальностей и составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом по специальности «Биоэкология». Оно может быть полезно преподавателям, аспирантами работникам природоохранных учреждений, учителям экологии и биологии, проводящим работу в школьных экологических лагерях, лесничествах, кружках, на слетах и т.д. ББК 28.708 УДК 577.4 © Воскресенская О.Л., Скочилова Е.А. Копылова Т.И., Алябышева Е.А., Сарбаева Е.В., 2005 ISBN 5-94808-149-4 © Марийский государственный университет, 2005 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................... Глава 1. СРЕДЫ ЖИЗНИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ................................. Глава 2. АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ ....................................................... 17 2.1. ВОДА. ВЛАЖНОСТЬ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР .............. 17 2.1.1. Комплексная оценка экологического состояния водоема ............ 20 Определение показателей, характеризующих органолептические свойства воды ............................................................................................ 22 2.1.3. Определение рН воды водоемов .................................................... 27 2.1.4. Определение содержания растворенного вводе кислорода ........ 29 2.1.5. Дихроматная окисляемость (химическое потребление кислорода − ХПК) ........................................................................................................ 31 2.1.6. Биохимическое потребление кислорода (БПК) ............................ 33 2.1.7. Определение показателей, характеризующих эпидемическую безопасность воды ..................................................................................... 35 2.1.8. Мониторинг загрязнения окружающей среды по физико- химическим характеристикам снега ........................................................ 39 2.1.9. Исследование показателей, характеризующих минеральный состав воды ................................................................................................ 40 2.1.10. Загрязнение водоемов. Методы очистки сточных вод ............... 43 2.2. СВЕТ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР .......................................... 48 2.2.1. Влияние освещенности на морфометрические показатели растений ..................................................................................................... 52 2.2.2. Влияние искусственного городского освещения на анатомическое строение листьев древесных растений .......................... 54 2.2.3. Влияние интенсивности света на процесс фотосинтеза ............... 56 2.3. ТЕМПЕРАТУРА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР ....................... 58 2.3.1. Определение устойчивости растений к высоким температурам . 61 2.3.2. Влияние низких температур на коагуляцию белков у древесных растений ..................................................................................................... 63 2.4. ЭДАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ .............................................................................. 64 2.4.1. Определение содержания воды в почвенном образце .................. 67 2.4.2. Определение содержания органического вещества (гумуса) в почвенном образце .................................................................................... Глава 3. АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ ................................................... 70 3.1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ................................. 71 3.1.1. Накопление серы в листьях древесных растений ......................... 73 3.1.2. Оценка качества среды по величине флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой .......................................................................... 76 3.2. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ ......................................................................... 79 3.2.1. Обнаружение тяжелых металлов в растениях гистохимическим методом. 80 5 3.2.2 Изменение цвета флавоноидных пигментов цветковых растений под влиянием солей тяжелых металлов ................................................... 81 3.2.3. Определение степени экологического загрязнения различных субстратов с помощью биотеста на проростках .................................. 83 3.3. НИТРАТЫ ............................................................................................... 85 3.3.1. Обнаружение нитратов в растениях. Глава 4. УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ ФАКТОРАМ СРЕДЫ .............................................................................................................................. 88 4.1. ГАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ ........................................................................ 88 4.1.1. Морфометрический метод оценки газоустойчивости растений .. 91 4.1.2. Вакуум-инфильтрационный метод определения вентилируемости губчатой паренхимы. 92 4.1.3. Проницаемость мембран клеток для электролитов у растений различного уровня газоустойчивости ...................................................... 93 4.2. СОЛЕУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ ................................................. 94 4.2.1. Оценка солеустойчивости растений по изменению показателей прорастания семян в солевых растворах ................................................. 95 4.3. УСТОЙЧИВОСТЬ К ГИПО-И АНОКСИИ .......................................... 96 4.3.1. Исследование проницаемости мембран клеток органов растений, находившихся в различных условиях аэрации ....................................... 97 4.4. ОХРАНА ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ГОРОДОВ ............................. 98 Оценка жизнеспособности деревьев в городской среде ............... 98 4.4.2. Оценка ущерба от уничтожения или повреждения зеленых насаждений и естественной растительности ......................................... Глава 5. ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА ............................ 107 5.1. ЭКОЛОГИЯ ЖИЛИЩА И КОМФОРТНОСТЬ СРЕДЫ .................................. 107 5.1.1. Определение температуры воздуха в жилых и производственных зданиях и помещениях ............................................................................ 110 5.1.2. Расчет теплопотерь помещения и поверхности обогревательных приборов ................................................................................................... 111 5.1.3. Определение реакции организма на изменение температуры окружающей среды ................................................................................. 113 5.1.4. Определение абсолютной влажности воздуха ............................ 115 5.1.5. Определение освещенности жилых и общественных зданий и помещений ............................................................................................... 117 5.2. НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ........... 120 5.2.1. Санитарно-гигиенические нормативы качества атмосферного воздуха ...................................................................................................... 121 5.2.2. Расчет выброса загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлоагрегатах котельной ....................................................................... 122 5.2.3. Расчет выбросов оксида углерода, углеводородов, оксидов азота и серы, сажи в атмосферу автотранспортными средствами ................ 127 5.2.4. Санитарно-гигиенические нормативы качества поверхностных вод ............................................................................................................. 132 6 5.2.5. Гигиеническое прогнозирование влияния комплекса факторов окружающей среды на здоровье населения .......................................... 136 5.2.5.1. Оценка техногенной нагрузки на организм человека. 136 5.2.5.2. Оценка дозовых рисков и допустимых лимитирующих концентраций ксенобиотиков в окружающей среде ............................ Глава 6. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МИНИМУМ ПО КУРСУ ОРГАНИЗМ И СРЕДА . Глава 7. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ И ЗАДАЧИ .......................................................... ЛИТЕРАТУРА ............................................................................................................ 170 ВВЕДЕНИЕ Вначале века экологическая ситуация во всем мире и во многих регионах России продолжает ухудшаться. Глобальные экологические проблемы современности и экологический кризис в целом, в конечном счете, складываются из проблем, возникающих на локальном уровне. Ответственность за появление экологически опасных ситуаций и ухудшение состояния окружающей среды, в конечном счете, лежит на каждом из нас. Поэтому формирование экологического сознания – важное условие сохранения окружающей среды и биосферы в целом. Однако процесс становления экологически грамотной личности невозможен без оперативной и достоверной информации о состоянии окружающей среды (Карташев, 1998). Современный специалист в области экологии должен обладать не только специальными знаниями, но и достаточно высоким уровнем экологического мировоззрения, который позволит анализировать производственную деятельность людей относительно ее воздействия на природную среду, обеспечит понимание глубинных процессов этого взаимодействия и даст возможность принимать обоснованные решения. Основой для развития экологического мышления и мировоззрения может служить знание и понимание основных законов, задачи методов экологии, прогнозирование ситуации в будущем (Гольдфрейн и др, 2000; Никитин, 1980; Приоритеты …, 1999). Местом обитания основной части населения Земли в настоящее время являются города. Авторами пособия Организм и среда уже рассматривались основные экологические проблемы урбанизированных территорий, которые были подробно описаны в учебном пособии Экология города Йошкар-Олы» (прил, фото 16) (авт. Воскресенская О.Л., Алябышева Е.А., Копылова Т.И., Сарбаева Е.В., Баранова АН. В настоящее время, к сожалению, отмечается низкий уровень экологического сознания и экологической культуры части населения многих городов, в том числе и города Йошкар-Олы. Особенно вызывает тревогу экологическая неграмотность и неосведомленность об экологических проблемах своего региона у одной из наиболее активной части общества − студенчества и школьников. Замалчивание любых экологических проблем в прошлом привело к тому, что многие граждане России не понимают всей опасности возникновения экологического кризиса, а следовательно, не знают о путях выхода из него. Потребуется воспитать не одно поколение людей, обладающих философией экологической нравственности, способных не только решать экологические проблемы, но и не создавать их. Для этого очень важно на практике провести исследования, показывающие, насколько хрупка жизнь на Земле, и как легко можно разрушить любую экосистему. В изданном ранее учебном пособии Экология города Йошкар- Олы» (2004) рассматривались обобщенные и систематизированные данные по экологическому состоянию городской среды водоснабжение и загрязнение вод современное состояние и охрана атмосферы загрязнение почв зеленые насаждения в городе социально-экологические условия жизни горожан комфортность среды и экология жилища экологическое образования и воспитание и т.д. В предлагаемом учебном пособии Организм и среда фактори- альная экология большое внимание уделяется прикладному аспекту перечисленных выше проблема именно рассматриваются показатели, характеризующие качество воды дается комплексная оценка экологического состояния водоемов рассматривается загрязнение атмосферного воздуха устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды экология жилища нормирование качества окружающей среды и т.д., то есть, предложены методы при помощи, которых можно проанализировать состояние окружающей среды. Необходимость подготовки данного учебного пособия обусловлена недостаточным количеством лабораторно-практических работ по разделу факториальной экологии. В пособии изложены теоретические сведения и описаны экспериментальные работы по курсу Организм и среда. Овладение экспериментальными навыками по экологии углубляет познание предмета. Книга Организм и среда факториальная экология содержит работы с применением несложных химических анализов, простых в воспроизведении. Большое внимание в учебном пособии уделяется нормированию качества окружающей среды в городе и влиянию антропогенных факторов на здоровье человека. В книге ставятся задачи анализа состояния водной, воздушной, почвенной среды и влияния хозяйственной деятельности человека на живые организмы. Предлагаемые в пособии экспериментальные работы апробированы на практических занятиях, вовремя полевых практик со студентами, при выполнении курсовых и дипломных работа также вовремя летних экологических лагерей школьников. Предложенный нами практикум содержит семь глав, пять из которых состоят из вводной части и методик исследования воздействия абиотических и антропогенных факторов на живые организмы. Шестая глава включает основные экологические термины по курсу Организм и среда, а седьмая глава состоит из тестовых заданий разных конструкций по каждой изучаемой теме. Тесты можно использовать для проверки и закрепления полученных знаний по курсу экологии. Авторы надеются, что настоящее издание будет полезно не только студентам классических, технических и педагогических вузов, обучающихся по естественнонаучным специальностям, но и руководителями специалистам государственных предприятий и учреждений, работникам природоохранных служб, которым приходится в той или иной степени заниматься проблемами окружающей среды. Некоторые работы могут быть использованы при организации уроков по экологии в школах и средних специальных учебных заведений, а также при выполнении экологических проектов школьников. Возможно, книга привлечет интерес широкого круга читателей, обеспокоенных современным состоянием окружающей среды. Авторский коллектив выражают благодарность предприятиями организациям, которые способствовали изданию этой книги ООО Пеленг, руководитель Колпаков Анатолий Иванович ЗАО ИК «МариСеверИнвест», генеральный директор Куклин Дмитрий Николаевич ООО НПФ «Геникс», (прил, фото 17), руководитель Никитин Геннадий Степанович ООО Стезя, руководитель Мамаев Сергей Михайлович ООО «Стройэкспресс», директор Никитенко Владимир Николаевич Марийское районное нефтепроводное Управление, руководитель Шапкин Сергей Николаевич. Авторы также выражают благодарность студенту Марийского государственного технического университета Скочилову А.А. за выполненные рисунки. Авторский коллектив будет признателен за все критические замечания и пожелания по существу изложенного в пособии материала, которые можно направлять по Е ecology@marsu.ru Глава 1. СРЕДЫ ЖИЗНИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ Аутэкология (от англ. а – вне) – раздел экологии, изучающий влияние факторов окружающей среды на отдельные организмы устанавливает пределы существования организма в окружающей среде, исследует реакции организмов на воздействия факторов среды, их приспособляемость к условиям среды обитания. Термин аутэкология предложен швейцарским ботаником К.Шретером в 1896 году для обозначения экологии особей. Аутэкология в качестве живой системы рассматривает живой организма среда – это все, что его окружает. Большое значение придается адаптации особей к окружающей среде, в особенности к абиотическим факторам среды. Именно поэтому аутэкологию часто называют факториальной экологией (Бабенко, 2003; Одум, Среда – комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком в результате его хозяйственной деятельности. Одни элементы необходимы организму, другие ему безразличны, а третьи оказывают на него вредное воздействие. К окружающей среде относится природная среда и среда, созданная человеком (техногенная среда. Окружающая среда – это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние и функционирование (рост, развитие, выживание, размножение и т.д.) (Би- гони др, 1989). На Земле живые организмы освоили 4 среды жизни водную, на- земно-воздушную, почвенную и организменную живые организмы. По современным представлениям, первой средой жизни была вода, в ней возникла жизнь. По мере исторического развития организмы начали заселять наземно-воздушную среду. В результате появились наземные растения и животные, которые эволюционировали, адаптируясь к новым условиям существования. В процессе жизнедеятельности организмов на суше поверхностные слои литосферы постепенно преобразовались в почву, в своеобразное, по выражению В.И.Вернадского, биокосное тело планеты вещество, возникающее в результате совместной деятельности живых организмов и среды их обитания. Биокосные тела 11 – это переработанные благодаря жизнедеятельности растительных и животных организмов природные минеральные соединения. Почву стали заселять как водные, таки наземные организмы, создавая комплекс ее обитателей. По всей вероятности, параллельно шло формирование паразитов и симбионтов, средой жизни которых вводе, на суше ив почве стали другие организмы – хозяева и сожители (табл. Таблица 1 Сравнительная характеристика сред обитания и адаптаций к ним живых организмов (Щукин, 2004) Среда Характеристика Адаптации организмов к среде Водная Самая древняя. Освещенность убывает с глубиной. При погружении на каждые м давление возрастает на 1 атмосферу. Дефицит кислорода. Степень солености возрастает при переходе от пресных вод к морскими океаническим. Относительно однородная (гомогенная) в пространстве и стабильная во времени среда Обтекаемая форма тела, плавучесть, слизистые покровы, развитие воздухоносных полостей, осморегуляция, слабая защита от испарения Почвенная Создана живыми организмами. Осваивалась одновременно с наземно- воздушной средой. Дефицит или полное отсутствие света. Высокая плотность. Четырехфазная (фазы твердая, жидкая, газообразная, живые организмы. Неоднородная (гетерогенная) в пространстве. Во времени условия более постоянны, чем в наземно- воздушной среде обитания, но более динамичны, чем вводной и организменной Форма тела вальковатая, слизистые покровы или гладкая поверхность, у некоторых имеется копательный аппарат, развитая мускулатура. Для многих групп характерны микроскопические или мелкие размеры как приспособление к жизни в пленочной воде или в воздухоносных порах Наземно- воздушная Разреженная. Обилие света и кислорода. Гетерогенная в пространстве. Очень динамичная во времени. Испытывает сильные колебания температур Выработка опорного скелета, механизмов регуляции гидротермического режима. Освобождение полового процесса от жидкой среды Внутренняя Жидкая (кровь, лимфа) или твердая, плотная (ткани. Наибольшее постоянство среды во времени из всех сред обитания Коадаптация паразита и хозяина, симбионтов друг к другу, выработка у паразита защиты от переваривания хозяином и системы заякоривания в среде, усиление полового размножения, редукция зрения, пищеварительной системы, синхронизация биоритмов Каждый организм реагирует на окружающую среду в соответствии со своими генетическими возможностями. Правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма гласит До тех пор, пока среда, окружающая определенный вид организмов, соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниями изменениям, этот вид может существовать. Резкое и быстрое изменение условий среды обитания может привести к тому, что генетический аппарат вида не сможет приспособиться к новым условиям жизни и погибнет (Войткевич, Вронский, 1996; Петров, 1997). Экологические факторы среды. Каждый организм в окружающей среде подвергается воздействию большого количества экологических факторов. Экологический фактор – это любой элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. Наиболее традиционной классификацией факторов является их деление на абиотические, биотические и антропогенные. Абиотические факторы – это комплекс физико-химических условий окружающей среды, влияющих наживой организм (солнечный свет, температура, влажность, состав атмосферы, почвы, морских и пресных вод, рельеф и др. Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Антропогенные факторы – это совокупность влияний деятельности человека на окружающую среду (вырубка лесов, выбросы вредных веществ в атмосферу, распашка земель, разрушение почвенного слоя и др) (Воронков, 1999, Денисов, Денисова, 2003; По- номарева, 1994; Степановских, 1999). Законы экологических факторов Несмотря на многообразие влияния экологических факторов можно выявить общий характер их воздействия на организм. Исторически первым для экологии был закон, устанавливающий зависимость живых систем от факторов, ограничивающих их развитие. Фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется ограничивающим или лимитирующим. Понятие о лимитирующих факторах было введено в 1840 году химиком Ю.Либихом. Он изучал влияние нарост растений содержания химических элементов в почве. Этот закон известен под названием правила или закона минимума Либиха ив настоящее время звучит следующим образом Выносливость организма определяется самым слабым звеном вцепи его экологических потребностей, те. жизненные возможности лимитирует тот экологический фактор, количество которого близко к необходимому организму или экосистеме минимуму и дальнейшее снижение которого ведет к гибели организма или деструкции экосистемы. В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха часто изображают бочку, у которой образующие боковую поверхность доски имеют разную высоту (рис. 1). Например, если содержание азота в почве отклоняется от оптимума, а все другие элементы минерального питания, необходимые для данного вида растений будут находиться в достаточном количестве, то рост растений будет угнетен недостатком азота, что приведет к снижению урожая. Рис. 1. Модель, иллюстрирующая закон минимума Следует учитывать то, что на живые организмы одновременно действует множество факторов, нов каждый конкретный период времени можно выделить самый главный, от которого в наибольшей степени зависит состояние организмов. Они является ограничивающим жизнедеятельность организмов в данный период. Например, сельскохозяйственные растения в поле в разные сроки могут страдать из-за засухи, проливных дождей, нехватки удобрений, весенних заморозков и т.д. Следовательно, ограничивающим может стать любой фактор, сила действия которого приближается к критической точке. Закон ограничивающих факторов постоянно используется в практической деятельности человека. Он дает возможность сосредоточить усилия на самом главном при заботе об урожае, выращивании животных, разработках био- технологий, да и просто в заботе о собственном здоровье. Выявление слабого звена также чрезвычайно важно в экологическом прогнозировании, планировании и экспертизе проектов. Таким образом, любой фактор среды (температура, влажность, свет, недостаток пищи и др) может стать ограничивающим. В настоящее время важным лимитирующим фактором является загрязнение природной среды. Хотя выделяют великое множество факторов среды, представители разных видов реагируют на них по-разному, можно привести ряд общих законов их действия на организм. Главный из них – закон оптимума (толерантности. Закон оптимума отражает реакцию видов на изменение силы действия любого фактора. По отношению к любому фактору вид обладает определенным диапазоном устойчивости или толерантности. С наибольшей эффективностью любая система функционирует в некоторых пространственно-временных пределах или никакая система не может сужаться и расширяться до бесконечности. Закон объясняет способность организма выносить отклонения факторов среды от оптимальных для них значений. Положительное или отрицательное влияние экологического фактора на организмы зависит, прежде всего, от силы его проявления. Как недостаточное, таки избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Процветание организма ограничено зонами максимума и минимума определенных экологических факторов. Зависимость действия экологического фактора от его интенсивности имеет вид купола (рис. 2). Его центральная часть отвечает оптимальной напряженности экологического фактора. Минимум – это то количество фактора, ниже которого организм существовать не может, максимум – выше которого жизнь ограничена. Диапазоны между этими двумя величинами принято называть пределами устойчивости, выносливости или толерантности. Рис. Зависимость действия экологического фактора от его количества Живые организмы обладают генетически закрепленными физиологическими возможностями по отношению к факторам внешней среды. Физиологическая толерантность – это свойство организма выносить отклонения определенного экологического фактора в допустимых пределах в условиях отсутствия конкуренции со стороны других организмов. Физиологическая толерантность организма по своему значению, как правило, выше, чем экологическая (рис. 3). Рис. 3. Сравнение оптимального физиологического и экологического диапазонов толерантности А – экологические и физиологические диапазоны толерантности в значительной степени совпадают Б – сильно ограниченный экологический диапазон по сравнению с физиологическим диапазоном В, Г – сдвиг оптимальных значений экологического диапазона в сторону минимальных и максимальных значений физиологических диапазонов Все формы влияния среды на организмы имеют сугубо количественное выражение. Чтобы управлять жизнедеятельностью организма, следует, прежде всего, не допускать выхода различных экологических факторов за их критические пределы и стараться выдержать зону оптимума. Это очень важно для растениеводства, животноводства, лесного хозяйства и всех областей взаимоотношения человека с живой природой. Это же правило относится и к самому человеку. Многие экологические беды возникают из-за неосознанного нарушения человеком самых элементарных законов природы. Например, при использовании минеральных удобрений или пестицидов часто вносят эти вещества в избыточных количествах, не считаясь с законом оптимума. В результате таких мероприятий происходит сильное загрязнение почвы, водоемов, изменяется природная среда, что, в конечном счете, сказывается на здоровье человека. Закон максимума количественное изменение экологических условий не может увеличить биологическую продуктивность экосистемы или хозяйственную производительность агросистемы сверх веществен- но-энергетических лимитов, определяемых эволюционными свойствами живых организмов. Законы экологии Б. Коммонера: 1) все связано совсем) все должно куда-то деваться 3) природа знает лучше 4) ничто не дается даром. Правило Бергмана (правило размеров организмов при продвижении на Север средние размеры тела в популяциях теплокровных животных увеличиваются. Правило Аллена (правило пропорции у видов, живущих в более холодном климате, различные выступающие части тела (конечности, хвост, уши) меньше, чему родственных видов из более теплых мест. Правило Аллена наглядно проявляется при сравнении длины ушей у трех видов лисиц, обитающих в разных географических областях песец – обитатель тундры, лисица обыкновенная – обитатель умеренных широт, лисица фенек – обитатель пустынь Африки (рис. 4). Рис. 4. Различия в длине ушей у трех видов лисиц, обитающих в разных географических областях Правило Дарлингтона уменьшение площади острова враз сокращает число живущих на нем видов (амфибий и рептилий) вдвое. Правило Уоллеса: по мере продвижения с севера на юг наблюдается увеличение видового разнообразия организмов.Возможная причина в том, что северные биоценозы исторически моложе и находятся в условиях меньшего поступления энергии от солнца. Правило Глогера: виды животных, обитающих в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела (чаще черную или темно- коричневую, чем обитатели теплых и сухих областей, что позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла. Правило предварения южные виды растений на севере встречаются на хорошо прогреваемых южных склонах, а северные виды у южных границ ареала – на прохладных северных склонах. Закон Хопкинса (биоклиматический закон по мере продвижения на север, восток ив горы время наступления периодических явлений в жизнедеятельности организмов запаздывает на 4 дня на каждый градус широты, 5 градусов долготы и примерном высоты. На основании изучения отношения растений и животных к количеству тех или иных факторов разрабатываются экологические классификации. Существуют классификации организмов по отношению к температуре, влажности, свету, засолению и др. Они основаны на выделении групп растений и животных, сходных по своим требованиям к количеству того или иного фактора. Такие совокупности организмов называют экологическими группами (Коробкин, 2001; Реймерс, 1990). Глава 2. АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ |