Анатолий Маринченко - Экология

Интерес к экологии в мире возрастал по мере внедрения в хозяйственную практику достижений научно-технической революции. В 60–70-е гг. XX в. усилилась прикладная направленность экологии, связанная с изучением экосистем и биосферы в целом, а именно круговорота воды и воздуха как целого с выделением отдельных его компонентов: цепей питания; глобального загрязнения окружающей среды; системного анализа и управления как средой обитания, так и деятельностью человека.

Устойчивое функционирование биосферы как целостной системы обеспечивает условия жизни человечества как одной из составных частей глобальной экосистемы. Непонимание законов функционирования экосистем разного уровня или недостаточный их учет стали причинами современного кризисного состояния биосферы. Проблема экологической безопасности в наши дни приобрела всеобщее, в том числе и политическое, значение, став на один уровень с проблемой ядерной безопасности. Однако сложившееся представление о том, что экологические проблемы сводятся лишь к борьбе с загрязнением среды, тормозит создание глобальной системы экологической безопасности. Чтобы выйти из экологического кризиса, необходимо познать и практически использовать фундаментальные законы формирования, устойчивости и методов рациональной эксплуатации экологических систем. Организмы, живущие в биосфере, можно изучать на уровне популяций, сообществ и экосистем.

Популяциейназывают группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии, совместно населяющих общую территорию и воспроизводящих себя в поколениях. Слово “популяция” происходит от латинского populus – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

Сообществаорганизмов связаны теснейшими материально-энергетическими связями с неорганической средой. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений с использованием энергии Солнца, называют автотрофами, а с использованием энергии, освобождающейся при химических реакциях, – химотрофами. Организмы, питающиеся готовыми органическими веществами, называют гетеротрофами.

Биогеоценоз– это динамическое, устойчивое сообщество растений, животных, микроорганизмов, находящееся в постоянном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биогеоценоз состоит из биотической (биоценоз) и абиотической (экотоп) частей, которые связаны непрерывным обменом веществ и представляют собой открытую систему (рис. 1.1).

В биогеоценоз поступают солнечная энергия, минеральные вещества почвы, газы атмосферы, вода. Продукцией биогеоценоза являются тепло, кислород, углекислый газ, биогенные вещества. Основной функцией биогеоценоза является обеспечение круговорота веществ и потоков энергии.

Биотическая часть биогеоценоза представлена биоценозом.

Биоценоз– это самоподдерживающаяся, саморегулирующаяся система, состоящая из определенного комплекса видов, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии.

К важнейшим характеристикам биоценоза относятся:

• видовое разнообразие;

• численность видовых популяций;

• биомасса;

• биологическая продуктивность.

Рис. 1.1.Схема круговорота энергии и вещества в биогеоценозе

Биомасса– это энергия всей совокупности особей биоценоза, выраженная в граммах или в килокалориях, исходя из того, что 1 грамм сухого органического вещества при сгорании дает в среднем 4,5 ккал энергии.

Биологическая продуктивность– это скорость образования биомассы растениями (первичная продуктивность) и скорость образования биомассы животными (вторичная продуктивность). Биологическая продуктивность выражается в граммах или в килокалориях с единицы площади за год.

Среди огромного многообразия взаимосвязей живых существ в биоценозе можно выделить наиболее характерные, имеющие много общего у организмов разных систематических групп:

• конкуренция– это отношения, складывающиеся между видами со сходными экологическими требованиями; формы конкуренции могут быть различными: от прямой физической борьбы до мирного сосуществования, но рано или поздно один конкурент вытесняет другого;

• хищничество– прямое уничтожение одного вида другим, укладывающееся в отношения хищник – жертва;

• паразитизм– это форма сожительства организмов разных видов, при которой один организм (паразит) использует другой организм (хозяина) в качестве среды обитания и источника питания, при этом наносится прямой вред одной стороне;

• комменсализм– это взаимоотношения, при которых деятельность одного из них доставляет пищу или убежище другому. Таким образом, комменсализм – это использование одного вида другим без нанесения ему вреда;

• мутуализм– это широко распространенные в природе взаимовыгодные отношения видов. Примером могут служить лишайники – взаимовыгодное сожительство гриба и водоросли;

• симбиоз(сожительство) – это разновидность только мутуализма; в симбиозе отношения организмов могут развиваться по-разному.

Биогеоценозы земного шара образуют биогеоценотический покров, который изучает биогеоценология. Основал эту науку выдающийся русский ученый В. Н. Сукачев.

Совокупность всех биогеоценозов нашей планеты создает гигантскую экосистему – биосферу. Биогеоценозы могут формироваться на любом участке земной поверхности – на суше и на воде. Они бывают степными, болотными, луговыми и т. д. Большое значение в функционировании биосферы имеют гидробиоценозы. Участки земной поверхности, покрытые культурными растениями, называются агрофитоценозами. В структуре любого биогеоценоза можно выделить четыре функциональных компонента:

1) абиотическое окружение, т. е. весь комплекс неживой природы, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты обмена;

2) комплекс автотропных организмов, обеспечивающих органическими веществами, а следовательно, и энергией все остальные организмы, – это первичные продуцентыорганического вещества, ассимилирующие солнечную энергию (фототропные растения, фотосинтезирующие бактерии);

3) комплекс гетеротропных организмов – консументов, живущих за счет питательных веществ, созданных первичными продуцентами. Консументами являются животные и бесхлорофильные растения;