Краткий курс общей экологии - Учебное пособие (Бродский А.К.)

1.3. проблемы, изучаемые экологией

Имеется несколько кардинальных проблем, в которых фокусиру­ются основные направления и разделы современной экологии. Ус-15

пехи в их решении в значительной мере определяют прогресс всей экологии, и поэтому на их изучение должны быть направлены усилия

в первую очередь.

Экологические механизмы адаптации к среде. Для выявления этих механизмов методами экологии прежде всего необходимы ис­следования адаптивной структуры популяций. Перед экологами сто­ят такие вопросы, как изучение адаптивных черт поведения, геогра­фической, локальной и сезонной изменчивости, адаптивной ритмики биологических процессов в популяциях, приспособительного варьи­рования внутривидовых групп (семьи, стада, колонии, популяции и т.д.), приспособительных форм пространственного распростране­ния животных и растений и т. д.

Особое значение приобретают вопросы, связанные со способа­ми приспособлений популяций к крайним условиям, например, если изучаются биоценозы суши, то это адаптации к холоду, сухости, вы­соким температурам. Результатами таких исследований обусловле­ны успехи освоения человеком экстремальных ландшафтов - аркти­ческих, пустынных, высокогорных и т. д.

Регуляция численности популяций. Эта проблема лежит в основе разработки комплекса мероприятий, направленных на управление динамикой численности вредителей сельского и лесного хозяйства, переносчиков болезней человека и сельскохозяйственных животных, а также численности промысловых и разводимых видов. На резуль­татах этих исследований базируется планирование масштабов про­мысла; прогнозирование результатов изъятия особей из популяций в разных условиях. Эти вопросы имеют первостепенное значение для рыбного хозяйства.

Оптимизация вылова рыбы. исключающая нарушения условий воспроиз­водства структуры популяций, невозможна без теории рыбного промысла, koj торая должна опираться на результаты детального изучения закономерностей роста, развития рыб определенных видов, размерно-весового состава популя^ ций, индивидуальной и возрастной плодовитости в зависимости от условий среды обитания, а также влияния промысла на запасы рыбы и условия вос­производства отдельных видов. Грамотный промысел требует грамотных эко­логов. а теория промысла служит основой для составления долгосрочных про­гнозов. Пример такого прогноза показан на рис. 1,2. Как видно из рисунка, при высокой начальной интенсивности промысла улов сайки через 25 лет ни­же. чем при минимальных начальных размерах вылова. Кроме того. его дина­мика мало зависит от размера ячеи сетей.

Один из главных для современного сельского хозяйства вопросов заклю­чается в разработке системы мероприятий, обеспечивающих минимум приме­нения химических средств борьбы с вредителями путем всемерного развития и совершенствования биологических методов. Синтетическая теория динамики численности популяций может служить основой для многих мероприятий в на­правлении осуществления интегрированной борьбы с вредителями,

1R

Управление продукционными процессами. Решение этой про­блемы лежит в основе мероприятий, направленных на рационализа­цию использования биологических ресурсов. Сюда входят вопросы количественной характеристики энергетического потока на разных трофических уровнях, во-первых, при фотосинтезе и формировании первичной продукции, во-вторых, при утилизации гетеротрофами энергии, полученной от первого трофического уровня, и. наконец, образовании вторичной продукции. Кроме того, здесь важно изуче­ние таких воросов, как интенсивность прироста и траты на метабо­лизм, продукционная эффективность различных звеньев пищевых цепей, факторы, влияющие на направление продукционного процес­са, на роль структуры сообществ в продукционно-энергетических отношениях и др.

Ин теней бносгь ^промысла:

-2В\%      760мм

Размеры

ячви

5      W     15     2Q    25 Числе лег or установления ренина

Рис. 1.2. Прогнозы Гарро и Джойса для стада сайки при трех режимах интенсивности промысла и трех размерах ячеи сети (из Бигона, Харпера, Таунсенда. 1989),

17

В комплекс экологических исследований по этой проблеме должны также входить такие вопросы, как поддержание плодородия почвы, эффективность различных типов удобрений, рациональное размещение посевов и оптимиза­ция режима возделывания почвы, предусматривающие не только получение высокого урожая, но и длительное сохранение плодородия и стабильности по­чвенных процессов, а также предохранение земель от истощения, эрозии. Сходный в принципе круг вопросов встает и в связи с необходимостью сохра­нения продуктивности моря и внутренних вод.

Устойчивость природных и антропогенных ценозов. Эта пробле­ма связана с теорией сукцессии, с вопросами видового разнообра­зия и специфики ценотических отношений. В перспективе — созна­тельное размещение человеком устойчивых и неустойчивых экосис­тем в оптимальном сочетании, использование регуляторных меха­низмов в агроценоэах. Такие исследования позволят в будущем со­здавать принципиально новые структурные единицы биосферы — природо-хозяйственные экосистемы, в которых должны преобладать черты устойчивости, стабильности, максимальной эффективности продукционного процесса.

Экологическая индикация. Сюда входит чрезвычайно широкий круг вопросов как теоретических, так и тесно связанных с нуждами различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, морско­го промысла, а также с необходимостью сохранения среды обита­ния человека.

Задачи экологической индикации - определение свойств тех или иных компонентов и элементов ландшафта и установление направ­лений их изменений по видовому составу обитающих в данных усло­виях организмов- Экологическая индикация широко используется для диагностики типов почв и установления направления изменений почвообразовательного процесса, для определения качества воды и воздуха, для поисков полезных ископаемых, особенно рассеянных, не обнаруживаемых с помощью обычных геологических и геофизи­ческих методов.

В нашей стране эти исследования охватывают достаточно широкий круг вопросов. В частности, разработан метод диагностики почв по характеру по­чвенной фауны. Обширные исследования проводятся по проблеме поисков полезных ископаемых на основании изучения растительного покрова. Большое значение приобретает использование экологической индикации при опреде­лении масштабов воздействия человека на природные процессы, в частности степени загрязнения вод, атмосферы и почвы. Для этой цели используются списки индикаторных организмов,

Кроме охарактеризованных выше общеэкологических проблем, имеется множество конкретных практических вопросов, которые не могут решаться без участия экологов. Сгруппируем их следующим образом.

18

1. Оздоровление ландшафта, т. е- разработка мер по ликвидации угрозы заболевания человека в результате распространения раз­личных заболеваний в природном ландшафте. В компетенцию эко­логии входит изучение природных очагов заболеваний; изучение экологии видов-возбудителей, переносчиков, резерваторов; выяв­ление наиболее уязвимых мест в структуре природного очага с це­лью воздействия на него и др.

2. Восстановление нарушенных экосистем, т. е. комплекс вопро­сов, связанных с нежелательными последствиями деятельности че­ловека и объединяемых общей задачей — вернуть нарушенные час­ти ландшафта в сферу культурно-хозяйственного использования. Примером могут служить следующие проблемы: 1) рекультивация нарушенных и выведенных из хозяйственного пользования земель­ных угодий — торфоразработок, терриконов, отвалов при поверхнос­тной добыче полезных ископаемых; 2) восстановление пастбищ, вы­веденных из сферы нормальной эксплуатации перевыпасом: 3) вос­становление эродированного почвенного покрова; 4) восстановле­ние плодородия истощенных почв; 5) восстановление продуктивных типов леса на месте интенсивных рубок; 6) восстановление продук­тивности и других благоприятных для человека свойств водоемов, нарушенных под влиянием антропогенных факторов.

Основу для решения подобных вопросов дает выяснение специ­фики развития экосистем. Только зная, как протекают сукцессии. можно направлять рекультивационные процессы.

3. Утилизация органических отходов городов, т. е. разработка ме­тодов гумификации и минерализации органических отбросов, созда­ние замкнутых технологических циклов с использованием разнооб­разных групп организмов, участвующих в процессах утилизации органического вещества и дающих определенный выход биологи­ческой продукции, которая используется в последующих звеньях единого производства. В основе решения проблемы лежит теория трофо-энергетического функционирования экосистем и круговорота веществ.

4. Переход от промысла к хозяйству, т. е. разработка принципов и стратегии перехода от «собирательства» к высокопродуктивному земледелию, от «охоты" к культурному хозяйствованию, каковыми, например, являются полувольное и вольное разведение промысло­вых животных и их полное приручение: создание аквакультур рыб и Промысловых беспозвоночных животных, мощных рыборазводных комплексов и многое другое.

В настоящее время в мире объем выращивания рыбы и других водных организмов достигает 6 млн т (4 млн т рыбы и по 1 млн т моллюсков и водо-

19

рослей), а добывается свыше 70 млн т. По ряду прогнозов к концу XX в. про­дукция морского хозяйства увеличится до 40 млн т.

Переход от промысла к воспроизводству — ближайшая перспектива лес­ного хозяйства. Ресурсы лесного промысла будут практически исчерпаны в 2000 г. (вырубка лесов, как констатировано во «Всемирной стратегии охраны природы», идет со скоростью 20 га в минуту и в мировом масштабе превыша­ет прирост древесины в 18 раз). Лесистость планеты будет снижаться еще в течение нескольких лет со скоростью около }\% в год и станет критической при мировой площади лесов около 20\% от территории суши. После этого лю­ди начнут усиленно растить леса не только для отдыха и получения древеси­ны, но и "на кислород", ресурсы которого, хотя и далеки от исчерпания, но тают на глазах.

5. Сохранение эталонных участков биосферы, т.е. разработка си­стемы заповедного дела. направленной на длительное сохранение наиболее типичных ландшафтов, озер и других водоемов, экосис­тем. отдельных видов животных и растений, разных природных зон и поясов. Необходимо создание системы заповедных участков с раз­ной степенью вмешательства человека в экосистему, от абсолютно заповедных до поддерживаемых человеком при заданном режиме. Заповедники следует рассматривать как экологические лаборато­рии, в которых могут быть выяснены многие аутэкологические и си-нэкологические вопросы. При планировании природных заповедни­ков важно учитывать принципы и закономерности островной теории.