ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 28Следующая ⇒

Биологические компоненты системы «организм – среда» все вре-мя увеличивают давление на среду своего обитания, стремясь к эколо-гической экспансии и, в то же время, приспосабливаясь к меняющимся условиям жизни. Это свойство биосистем сформулировано в виде зако-

на максимума биогенной энергии В.И. Вернадского - Бауэра: любаябиологическая или биокосная система, находясь в подвижном (динами-ческом) равновесии с окружающей ее средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. По расчетам ученых, при отсут-

ствии сдерживающих факторов поверхность Земли может быть полно-стью захвачена бактериями холеры за 1, 25 суток, домашней мухой – за 366 суток.

Давление биосистем растет до тех пор, пока не будет строго огра-ничено внешними факторами. Внешними для развивающейся системы живого являются все воздействия надсистем или других конкурентных систем того же уровня иерархии, которые выступают как ограничения (механизмы), к которым развивающаяся совокупность живого вынуж-дена приспосабливаться. Так, “давление жизни” лимитировано емко-стью среды, количеством в окружающей среде необходимых для жиз-недеятельности ресурсов и т.п. С уменьшением указанных параметров количество особей в популяции снижается.

Таким образом, максимальному давлению жизни, максимизации биогенной энергии противостоит действие закона давления средыжизни, или закона ограниченного роста Ч. Дарвина, который гласит:

хотя потомство одной пары особей, размножаясь в геометрической

прогрессии, стремится заполнить весь земной шар, имеются ограниче-ния, не допускающие этого явления.

Все факторы, ограничивающие давление жизни, определенным образом упорядочены, что позволило сформулировать ряд правил, принципов и законов.

В совокупном давлении среды выделяются факторы, которые сильнее всего ограничивают успешность жизни организма. Такие фак-

торы называют лимитирующими.

В 1840 году немецкий ученый-агрохимик Ю. Либих, обобщая ре-

зультаты проведенных исследований, установил, что урожай сельскохо-зяйственных культур зачастую ограничивается (лимитируется) не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах, а те-ми, которые необходимы в минимальных количествах. Но этих элемен-тов, как правило, в почве тоже мало. Причем недостаток какого-либо одного вещества не компенсируется избытком всех остальных. Напри-мер, если в почве много азота, калия и других питательных веществ, но не хватает фосфора, растения будут нормально развиваться до тех пор, пока не усвоят весь фосфор. Указанная закономерность получила назва-

ние закона минимума Ю.Либиха.

Позже открытая закономерность была истолкована для действия любого экологического фактора, находящегося в минимуме по сравне-нию с другими экологическими воздействиями.

В наиболее общем виде закон ограничивающих(лимитирую-щих) факторов сформулирован Ф. Блэкманом: факторы среды,

имеющие в конкретных условиях пессимальное (наихудшее) значение, особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования вида в данных условиях, вопреки и несмотря на оптимальное сочетание других отдельных условий.

Лимитирующим может быть любой из действующих в природе экологических факторов: вода, тепло, свет, ветер, рельеф, содержание в почве необходимых для жизнедеятельности растений химических эле-ментов, количество доступного кислорода и углекислого газа и т.п.

Близок по смыслу к вышеизложенному закон толерантностиШелфорда: лимитирующим фактором процветания организма можетбыть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диа-пазон между которыми определяет величину выносливости (толе-рантности) организма к данному фактору.

Согласно закону толерантности, избыток какого-либо воздействия может быть так же вреден, как и его недостаток. Например, урожай мо-жет погибнуть как при засушливом, так и при слишком дождливом лете.

Зависимость жизнеспособности организмов от интенсивности действия экологического фактора можно представить в виде графика (рисунок 4.1).

В идеале для каждого вида можно указать такую интенсивность фактора, при которой жизнедеятельность особей протекает наилучшим образом. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора, или просто оптимумом для организмов данно-го вида. В этой гипотетической зоне скорость роста, размножения, ин-тенсивность дыхания, выживаемость и т.п. максимальны. Согласно за-кону оптимума , каждый фактор имеет лишь определенные пределыположительного влияния на биосистемы.

Рисунок 4.1 – Влияние интенсивности действия экологического фактора на жизнеспособность организмов

Результат действия переменного фактора зависит, прежде всего, от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особи. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организм. Интенсивность фактора, при ко-торой организм максимально угнетен, но еще может существовать, на-зывается пессимум.

Максимально и минимально переносимые значения фактора (верхний и нижний пределы выносливости) – это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называют эколо-

гической эквивалентностью (валентностью) живых существ по от-

ношению к конкретному фактору среды.

Представители разных видов сильно отличаются друг от друга как по положению оптимума, так и по экологической валентности. Кривая может быть симметричной и асимметричной, “ широкой” или “узкой” в зависимости от вида и характера фактора. Одна и та же сила проявления фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной для другого и выходить за пределы выносливости для третьего.

В обычных условиях на организмы действует не один фактор, а их множество. Поэтому не каждый фактор в отдельности определяет раз-витие организма, а их взаимосвязь и взаимное усиление или ослабление. Оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Например, жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе. Та-ким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействие.

Этот факт отражает закон совокупного(совместного)действияфакторов: взаимосвязь экологических факторов и их взаимное усилениеи ослабление определяют воздействие на организм и успешность его жизни.

Закономерности действия экологических факторов дополняются следующими частными законами.

Закон компенсации (взаимозаменяемости) факторов : отсут-

ствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсирован другим близким фактором. Один и тот же эколо-

гический результат может быть получен разными путями. Например, увядание растений можно приостановить как увеличением количества влаги в почве, так и снижением температуры воздуха, уменьшающим испарение. Недостаток света может быть компенсирован для растений обилием углекислого газа. Таким образом, создается эффект взаимоза-мещения факторов.

Вместе с тем взаимная компенсация действия факторов среды имеет определенные пределы, и полностью заменить один из них дру-гими нельзя. Совершенно очевидно, что любой из так называемых фун-даментальных экологических компонентов до конца не может быть за-менен – при отсутствии солнечной энергии нет жизни, как и при полном безводье и т.д. Полное отсутствие воды или хотя бы одного из основных элементов питания делает жизнь растения невозможной, несмотря на самые благоприятные сочетания других условий.

Эта закономерность нашла свое выражение в законе незамени-

мости фундаментальных факторов В.Р. Вильямса: полное отсутст-

вие в среде фундаментальных экологических факторов (света, воды, биогенов и т.п.) не может быть заменено другими факторами.

Все вышеизложенное касалось воздействия на биосистему внеш-них факторов. Однако жизнь любого организма складывается под дей-ствием как внешних, так и внутренних факторов. Любые эволюционные изменения в конечном итоге направлены экологическими факторами и системными особенностями эволюционирующей совокупности, то есть прогресс направляется как внешними, так и внутренними факто-

рами – закон эколого -системной направленности эволюции.

Таким образом, одновременно с внешними факторами действуют внутренние факторы: мутации, наследственность. Благодаря наличию внутренних факторов, биосистемы (организмы) противопоставляют ог-раничивающим механизмам способность к приспособлению (преадап-тации ), которая у них заложена изначально. Обусловлена такая способ-ность практически неисчерпаемостью генетического кода. Всегда нахо-дятся необходимые варианты для адаптации. Если они бывают исчерпа-ны для одного вида, он вымирает.

Знание закономерностей действия экологических факторов имеет важное значение при определении допустимых пределов антропогенно-го воздействия на природную среду.

Глава 5. БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ

Природные ресурсы – важнейшие факторы среды, характеризую-щие доступность для организмов различных форм вещества и энергии.

С позиций использования их в экономике человека: природныересурсы –это ресурсы, образовавшиеся в природной среде в результатеестественных природных процессов, а также силы природы, которые используются человеком для поддержания своего существования.

Согласно определению, природные ресурсы состоят из природных условий и собственно природных ресурсов. К природным условиям от-носятся солнечное излучение, тепло Земли, рельеф местности, климат и т.п. Это элементы природы, которые, как правило, непосредственно в процессе производства не используются, но оказывают влияние на жиз-недеятельность людей. Они могут благоприятно (оптимальный темпе-ратурный режим, достаточная влажность воздуха) или негативно (высо-когорный рельеф, суровый климат, болота, пустыни и т.п.) сказываться на хозяйственной деятельности человека.

Собственно природные ресурсы –это элементы лито-, гидро-и

атмосферы, которые при данном уровне развития производительных сил могут быть использованы в производственной деятельности или в сфере потребления.

Природные ресурсы и условия являются важнейшими факторами экономического развития. Характер их залегания или размещения мо-жет ускорять или замедлять развитие производительных сил страны. От естественных свойств земли, особенностей климата, лесной и другой растительности, животного мира, воды рек, озер, богатств недр, чистоты воздуха во многом зависят темпы производства и благосостояние лю-дей.

Существуют различные классификации природных ресурсов. Рас-смотрим естественную, хозяйственную и экологическую классифика-ции.

Естественная классификация основана на разделении ресурсов по принадлежности к тем или иным компонентам природной среды: зе-мельные, минеральные, водные, климатические, атмосферные, расти-тельного и животного мира (биологические) и т.п.

В основе хозяйственной (экономической ) классификации заложе-но преимущественное использование ресурсов в различных подразделе-ниях народного хозяйства:

ресурсы материального производства:

- промышленные (топливные, энергетические, металлические руды, водные, лесосырьевые и др.);

- сельскохозяйственные (земельные, климатические, воды для орошения);

- строительные (минеральные строительные материалы, древе-сина и др.);

ресурсы сферы услуг:

- прямого потребления (питьевая вода, дикорастущие растения, промысловые животные);

- косвенного использования (климатические ресурсы для отды-ха и лечения, водоемы и леса для рекреационных и спортив-ных целей, эстетические ресурсы ландшафта).

С эколого-экономической точки зрения наибольший интерес представляет классификация природных ресурсов по признакам исчер-паемости и возобновляемости (рисунок 5.1).

К неисчерпаемым ресурсам часто относят космические (солнеч-ную радиацию, гравитацию) и планетарные ресурсы (наличие атмосфе-ры, гидросферы, геотермальной энергии).

Следует отметить, что выделение в отдельную группу неисчер-паемых природных ресурсов очень условно. Неисчерпаемость ресурса подразумевает его бесконечность. Однако по прогнозам ученых даже Солнечная энергия через 5 млрд. может иссякнуть.

Исчерпаемые природные ресурсы имеют дополнительное деление на невозобновимые, относительно невозобновимые и возобновимые.

Невозобновимые ресурсы –ресурсы, которые совершенно не вос-станавливаются или восстанавливаются во много раз медленнее, чем используются человеком.

Относительно невозобновимые ресурсы –ресурсы, которые об-

ладают способностью самовосстановления, но этот процесс происходит в течение многих десятилетий и даже столетий.

Возобновимые ресурсы –ресурсы, способные восстанавливатьсячерез размножение или другие природные циклы за сроки, соизмеримые со сроками их потребления.

Рисунок 5.1 – Классификация природных ресурсов по исчерпаемости

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒