Факторы среды

Изучением древних сообществ и популяций традиционно занималась палеонтология, применение же экологических (эко-системных) идей к прошлому началось сравнительно недавно. Эволюционная экология — все расширяющаяся и плодотворная область исследования.

Историческая экология занимается изменениями, связанными с развитием человеческой цивилизации и технологии, с их возрастающим влиянием на природу, и рассматривает период от неолита до наших дней.

Изучая, как экосистемы, сообщества популяции менялись во времени, мы получаем важный материал для суждения о характере вероятных будущих изменений. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на нашей планете, и позволяет понять основные закономерности, действующие в эко-сфере до того момента, когда важным экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционная экология пытается реконструировать экосистемы прошлого, используя как палеонтологические данные (ископаемые остатки, анализ пыльцы и др.), так и сведения о современных экосистемах.

Популяционная экология занимается аутэкологическими проблемами. В современных популяционных исследованиях используются математические модели роста, самоподдержания и уменьшения численности тех или иных видов. Построение этих моделей связано с рядом важных понятий, таких, как рождаемость, выживаемость и смертность. Популяционная экология обеспечивает теоретическую базу для понимания вспышек численности вредителей и паразитов, имеющих значение для сельского хозяйства и медицины, и открывает возможности борьбы с ними при помощи биологических методов (например, использование хищников и паразитов вредителя), а также позволяет оценить критическую численность вида, необходимую для его выживания. Последнее особенно важно при организации заповедников, ведении охотничьего хозяйства, а в теоретическом плане — при изучении вопросов эволюционной и исторической экологии.

Одним из аспектов подобных исследований является представление о сукцессиях и климаксовых сообществах, очень важное дня решения вопросов рационального использования природных ресурсов.

Экология сообществ уделяет особое внимание биотическим компонентам экосистем. Синоним экологии сообществ синэкология. При изучении сообществ исследуют растения, животных и микроорганизмы, обитающие в различных биотических единицах, таких как лес, луг или вересковая пустошь. Могут быть выявлены и лимитирующие факторы, но функциональные аспекты влияния элементов физической среды, например, климата, обычно подробно не рассматриваются. Вместо этого упор делается на определение и описание видов, и изучение факторов, ограничивающих их распространение, в частности на конкуренцию и расселение.

Для изучения живого вещества в экологии применяются определенные методы и подходы. Одним из основных является экосистемный подход. Впервые определение экосистемы как совокупности живых организмов с их местообитанием было дано Тэнсли в 1935 г. При экосистемном подходе в центре внимания эколога оказываются поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Его больше интересуют здесь функциональные связи (такие, как цепи питания) живых организмов между собой и с окружающей средой, чем видовой состав сообществ и определение редких видов или колебаний численности. Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов.

Это единство не исключает широкого различия реакций различных организмов на физические и химические воздействия. Однако нет такого вида живого, который аналогично не реагировал бы на эти воздействия. Разница в реакциях лишь количественная, а не качественная.

Количественно, по широкому спектру сочетаний различных свойств, живое глубоко специфично. Например, каждая особь млекопитающего индивидуально отличается от других по запаху: нет одинаково пахнущих индивидов ни среди людей, ни среди собак и кошек.

Имеется физическое и химическое различие между женским и мужским полом. Однако и нормы реакций и физико-химические свойства индивидов одного вида сходны; аналогичны они и в рамках всего живого вещества планеты.

Закон физико-химического единства живого вещества имеет принципиально важное значение для человеческой практики. Из него следует, что нет такого физического или химического агента, который был бы гибелен для одних организмов и абсолютно безвреден для остальных. Разница лишь количественная: одни организмы более чувствительны, другие менее, одни в ходе отбора приспосабливаются быстрее, другие медленнее. При этом приспособление идет в ходе естественного отбора, то есть за счет гибели тех индивидов, что не смогли адаптироваться к новым условиям. Ясно, что стратегия химической борьбы с вредителями в свете закона физико-химического единства живого вещества изначально основывалась на принципиально неверных посылках. Нет и не может быть пестицида, гибельного для вредителей полей и безвредного для людей (исключение — быстроразлагающиеся ядохимикаты, которые не попадают в пищу человека).

Второе наиболее важное обобщение для живого вещества планеты, сделанное В.И.Вернадским, состоит в законе константности количества живого вещества: количество живого вещества биосферы в пределах рассматриваемого геологического периода есть константа. Согласно закону биогенной миграции атомов, живое вещество оказывается энергетическим и химическим посредником между Солнцем и поверхностью Земли. Если бы количество живого вещества колебалось, то и энергетика планеты была бы непостоянной. Действительно, такие перемены случались в эволюции жизни на Земле, но они были очень редки. Обычно количество живого вещества планеты было равномерным, как и биохимические круговороты на ней.

Количественное постоянство характерно и для числа видов. Однако в эволюции живого одни виды образовывались, другие вымирали. Такой процесс неизбежен из-за изменения условий жизни на планете и в силу того обстоятельства, что для нормального функционирования природных систем необходима множественность видов, особенно в управляющем звене экосистемы, т.е. среди консументов. Если бы число видов резко колебалось, биосфера потеряла бы свойство надежности. Поэтому во все геологические периоды массового вымирания организмов наблюдалось и бурное видообразование. Правило константности числа видов может быть сформулировано следующим образом: число нарождающихся видов в среднем равно числу вымирающих, и общее видовое разнообразие в биосфере есть константа.

Вместе с тем в экосистемном подходе находит приложение концепция гомеостаза (саморегуляции), из которой становится понятным, что нарушение регуляторных механизмов, например в результате загрязнения среды, может привести к биологическому дисбалансу. Экосистемный подход важен также при разработке в будущем научно обоснованной практики ведения сельского хозяйства.

Недавнее приложение экологических идей к палеонтологии позволило лучше понять взаимоотношения видов в ископаемых сообществах. Популяционная биология обеспечила теоретические основы для анализа расселения и вымирания видов, начиная с самых ранних этапов эволюции жизни на нашей планете.

Используя эти подходы, можно выявлять долговременные экологические тенденции, установить которые только путем изучения современных экосистем невозможно; таковы, например, изменения климата, конвергентная эволюция, расселение видов животных и растений. Этот подход приносит больше новых теоретических идей, чем анализ местообитаний.

Дата добавления: 2014-11-06