Читайте также:
|
|
(50-е г.г. XX в. – до настоящего времени)
Связан этот этап с прогрессирующим загрязнением окружающей среды и резким усилением воздействия человека на природу. Современная экология анализирует природные условия (факторы) существования живых организмов, включая человека, и их изменения под влиянием разнообразных преобразующих или разрушающих воздействий. Основным практическим результатом развития экосистемной концепции явилось осознание необходимости перестраивать экономику в соответствии с экологическими законами. Особенностью экологических исследований становится широкое использование математического моделирования процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости, а также необходимость разработки инженерных решений, направленных на улучшение качества окружающей среды. Современный период развития экологии связан с именами таких крупных ученых как Ю. Одум, Б. Небел, Н.Н. Моисеев, Н.Ф. Реймерс.
Предметом экологии является изучение законов существования и развития природы, совокупности или структуры связей между организмами и средой, закономерностей реакции природы на воздействие человека, а также предельно допустимых нагрузок на природные системы, которые может позволить себе общество. Главный объект изучения в экологии – экосистемы, являющиеся структурными единицами биосферы.
Экологическая система представляет собой взаимосвязанную, единую функциональную совокупность живых организмов и среды обитания.
Совокупность живых организмов называется биоценозом и включает три группы живых организмов – растения, животные и микроорганизмы.
Участок биосферы с однородными условиями существования, населенный этими организмами (или неживые компоненты среды) называется биотопом.
Таким образом, экосистема – это сочетание биоценоза (сообщества живых организмов) и биотопа (неживых компонентов среды обитания), которые связаны между собой обменом веществ и энергии.
Сходные организмы, обитающие в неодинаковых условиях среды, образуют разные экосистемы. Например, сосновый лес в Томской области и на Алтае, в горах.
Термин биогеоценоз был введен для обозначения природных экосистем, занимающих определенную территорию. Экосистема и биогеоценоз – близкие понятия, но экосистема – шире. Экосистемой является аквариум с его обитателями, горшок с цветком, космический корабль и т.д.
2. | Правило Аллена «Выступающие части тел теплокровных животных (уши, ноги, хвосты) в холодном климате меньше, чем в теплом». Объяснение: чем больше уши и хвосты, тем больше поверхность тела, через которую уходит тепло. Для северных животных это не выгодно, поэтому уши и хвосты у них маленькие. Для южных родственников – наоборот, удобно иметь большую поверхность, чтобы хоть как-то охлаждаться. Пример: длина тела волка около 130 см. Его более южный родственникшакал почти в два раза меньше (75 см), а уши его больше. Самый южный и хорошо приспособленный к пустынной жизни представитель семейства волчих – фенек. Сам он размером 30-40 см при дине ушей 15 см. Правило Бергмана «Размер тела теплокровных животных в холодном климате больше, чем в теплом». (Казалось бы, странно: большое тело должно сильнее мерзнуть. На самом деле получается наоборот. Перед чтением следующего абзаца желательно изучить факультатив «Как в биологии связаны объем и поверхность».) Объяснение: когда организм увеличивается в размере, растет его объем и растет его поверхность – все растут, но с разной скоростью. Поверхность отстает – растет медленнее, чем объем, поэтому у больших северных зверей поверхность относительно маленькая. Это нужно им все для того же – чтобы отдавать меньше тепла. Пример: полярный волк – самый крупный из всех волчьих, белый медведь – из всех медведей, росомаха – из всех куньих, лось – из всех оленей, глухарь – из всех тетеревиных. А почему же такие большие звери, как слон и бегемот, живут на юге? Потому, что там достаточно растительности, чтобы они могли прокормиться. – Но при этом им очень жарко. Бегемот постоянно сидит в воде, слон охлаждается с помощью своих громадных ушей. (Мамонты, жившие в умеренном климате, размера были такого же, как современные слоны, но при этом имели нормального размера уши и шерсть, как положено млекопитающим.) | |
3. Соотношение особей по полу и особенно доля размножающихся самок в популяции имеют большое значение для дальнейшего роста ее численности. У большинства видов пол будущей особи определяется в момент оплодотворения в результате перекомбинации половых хромосом. Такой механизм обеспечивает равное соотношение зигот по признаку пола, но из этого не следует, что такое же соотношение характерно для популяции в целом. Сцепленные с полом признаки часто определяют значительные различия в физиологии, экологии и поведении самцов и самок. Следствием этого является более высокая вероятность гибели представителей какого‑либо пола и изменение соотношения полов в популяции.
Экологические и поведенческие различия между особями мужского и женского пола могут быть сильно выражены. Например, самцы комаров семейства Culicidae, в отличие от кровососущих самок, в имагинальный период либо не питаются совсем, либо ограничиваются слизыванием росы, либо потребляют нектар растений. Но даже если образ жизни самцов и самок сходен, они различаются по многим физиологическим признакам: темпам роста, срокам полового созревания, устойчивостью к изменениям температуры, голоданию и т. п.
Различия в смертности проявляются еще в эмбриональный период. Например, у ондатр во многих районах среди новорожденных в полтора раза больше самок, чем самцов. В популяциях пингвинов Megadyptes antipodes при выходе птенцов из яиц подобной разницы не отмечается, но к десятилетнему возрасту на каждых двух самцов остается лишь одна самка. У некоторых летучих мышей доля самок в популяции после зимней спячки снижается порой до 20 %. Многие другие виды отличаются, наоборот, более высокой смертностью самцов (фазаны, утки‑кряквы, большие синицы, многие грызуны).
Таким образом, соотношение полов в популяции устанавливается не только по генетическим законам, но и в известной мере под влиянием среды.
У рыжих лесных муравьев (Formica rufa) из яиц, отложенных при температуре ниже +20 °C, развиваются самцы, при более высокой – почти исключительно самки. Механизм этого явления заключается в том, что мускулатура семяприемника, где хранится после копуляции сперма, активизируется лишь при высоких температурах, обеспечивая оплодотворение откладываемых яиц. Из неоплодотворенных же яиц у перепончатокрылых развиваются лишь самцы.
Особенно наглядно влияние условий среды на половую структуру популяций у видов с чередованием половых и партеногенетических поколений. Дафнии Daphnia magna при оптимальной температуре размножаются партеногенетически, но при повышенной или пониженной температуре в популяциях появляются самцы. На появление обоеполого поколения у тлей могут влиять изменения длины светового дня, температуры, увеличение плотности населения и другие факторы.
Среди цветковых растений встречается немало двудомных видов, у которых существуют мужские и женские особи: виды ив, тополей, дрема белая, щавель малый, пролесник многолетний, бодяк полевой и др. Есть и виды с женской двудомностью, когда одни особи имеют обоеполые цветки, а другие – женские, т. е. с неразвитым андроцеем. Обычно андростерильные цветки мельче, чем обоеполые. Такое явление встречается в семействах губоцветных, гвоздичных, ворсянковых, колокольчиковых и др. Примерами видов с женской двудомностью являются чабрец Маршалла, душица обыкновенная, мята полевая, будра плющевидная, смолевка поникшая, герань лесная и др. Популяции таких видов генетически неоднородны. В них облегчено перекрестное опыление, чаще наблюдается протероандрия – более раннее созревание пыльников по сравнению с пестиками. В пределах ареала видов половая структура популяций растений более или менее постоянная, однако изменение внешних условий меняет соотношение полов. Так, в засушливый 1975 г. в Зауралье резко уменьшилось число женских форм, например у шалфея степного в 10 раз, у спаржи лекарственной в 3 раза.
У некоторых видов пол изначально определяется не генетическими, а экологическими факторами. Так, у растений Arisaema japonica пол зависит от накопления запасов питательных веществ в клубнях. Из крупных клубней вырастают экземпляры с женскими цветками, из мелких – с мужскими.
4. АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ
(от греч. anthropos - человек и genes - рождающий) условия внешней среды, своим происхождением (проявлением) обязанные деятельности человека и оказывающие влияние на живые организмы и их сообщества, т. е. специфическая по своей природе группа экологических факторов. Воздействие антропогенных факторов может быть прямым или косвенным. Прямое влияние антропогенных факторов непосредственно выражается в изменениях состояния живых организмов, механизмов взаимодействия между ними, состава их биологических сообществ и т. д. К прямым воздействиям антропогенных факторов на биогеоценотический покров относят изменение ландшафта и уничтожение естественной растительности при распашке земель и добыче полезных ископаемых, гидромелиорации, рубке леса, сельскохозяйственных палах, лесных пожарах, выпасе домашних животных, сенокошении, сборе лекарственных растений, рекреации и др. Косвенное влияние антропогенных факторов может проявляться через изменение биотических факторов (при уничтожении или интродукции некоторых видов) и абиотических факторов (влияние на климат, загрязнение атмосферы, воды, почвы и Др.). Результат воздействия антропогенных факторов - нарушения экологических систем, приводящие к антропогенным сукцессиям. Антропогенные факторы являются главной причиной деградации леса.
В настоящее время антропогенные факторы - важный фактор нарушения биосферы. Для ограничения влияния антропогенных факторов осуществляется экологический мониторинг и экологическое нормирование. Контроль и снижение интенсивности влияния антропогенных факторов - одно из главных условий перехода общества к устойчивому развитию.
Влияние антропогенных факторов на живые организмы
Рост антропогенных нагрузок на природную растительность сопровождается многими нежелательными последствиями: изменениями высокопроизводительных первичных типов растительности вторичными и в связи с этим изменениями структуры растительного покрова больших территорий, уменьшением флористического богатства, исчезновение отдельных видов и обеднение генетического разнообразия, снижением производительности и стабильности группировок. Эти нежелательные явления связаны главным образом с нерациональной эксплуатацией лесов, нерегулируемым выпасом природных угодий, сбором и заготовкой природных ресурсов, строительством транспортных путей, новых поселений и другими влияниями. При этом изменения происходят на разных уровнях организации биосистем: биоценотическом, популяционном и организменном. И если изменения на уровне биоценозов является лишь внешним эффектом тех изменений, которые происходят на уровне популяций и организмов, то изучение последних позволяет выявить механизмы трансформации биогеоценозов.
Современные оселища популяций большинства редких видов растений можно рассматривать как остатки ранее сплошных ареалов (территорий распространения) этих видов, которые были разрушены изменением климатических факторов в течение геологических эпох, а также деятельностью человека в исторический период. Однако эти изменения имели принципиальные различия. Геологическим был присущ постепенный характер изменений, оставалась возможность для сохранения генофонда и эволюции, тогда как под влиянием человека имеют место катастрофическое разрушение оселищ, уничтожение отдельных популяций и видов в целом. В современный период наиболее ощутимы дальнейший разрыв ареалов и образования островных пятен или инсуляризация популяций.
5. Законодательная основа охраны окружающей среды
Руководящие положения экологической политики государства нашли свое выражение в существующей правовой системе охраны окружающей среды. Деятельность по охране окружающей природной среды закреплена в качестве одного из важных направлений в Конституции Республики Казахстан 1995 года (ст. 31). Распоряжением Президента в 1996 г. одобрена Концепция экологической безопасности, которая определила стратегические направления экологической политики государства, закрепила систему организационных, правовых, экономических, социальных мероприятий по охране окружающей среды. В связи с применением новых методов регулирования отношений по охране природы, использованием прогрессивной системы экологических платежей и налогов потребовалось дальнейшее совершенствование природоохранного законодательства. В 1997 г. принят Закон “Об охране окружающей среды”, благодаря которому урегулирован широкий круг общественных экологических отношений.
Основные положения закона “Об охране окружающей среды” также были развиты и дополнены принятием ряда документов. В 1997 г. приняты законы “Об особо охраняемых природных территориях”, “Об экологической экспертизе”. Вопросы организации мониторинга окружающей среды и природных ресурсов решаются путем принятия Правительством Республики Казахстан Положений о мониторинге лесных экосистем (1993), земель (1997), недр (1997). Министерством экологии и природных ресурсов готовятся Положения о мониторинге окружающей среды. На подписи у Президента Республики Казахстан находится проект закона “О радиационной безопасности”, а в Правительстве Республики Казахстан обсуждаются проекты законов “Об экологическом контроле”, “Об отходах производства и потребления”, “О платежах за пользование биоресурсами”. В 1997 г. Парламентом приняты новые редакции Уголовного кодекса и Гражданского кодекса Республики Казахстан, в которые включены статьи об ответственности за нарушение экологического законодательства.
В 1998 г. Министерством экологии и природных ресурсов Республики Казахстан подготовлены проекты постановлений “О лицензировании деятельности по использованию природных ресурсов” и “О стандартизации и сертификации охраны окружающей среды”, в настоящее время также находящиеся на рассмотрении в Правительстве.
Принятыми в республике законами и кодексами (Законы “Об охране атмосферного воздуха”, “Об охране, воспроизводстве и использовании животного мира”, Лесной кодекс, Водный кодекс, Указы Президента “О земле”, “О недрах и недропользование”, закон “О нефти”) урегулированы основные положения касающиеся:
характеристики компетенции государственных органов по управлению, использованию и охране природного объекта, проводится разделение функций между Правительством, министерствами, областными и местными органами власти;
прав пользования природным ресурсом, виды пользования, условия, лицензирования природопользованием, срок пользования порядка мониторинга природного ресурса, его кадастр, устройство, система платности;
мер юридической ответственности за нарушение данных законов;
международного сотрудничества по охране и использованию природного ресурса.
Правовая регламентация охраны окружающей среды осуществляется главным образом актами Президента Республики Казахстан, Парламента, Правительства и центральных исполнительных органов Республики Казахстан в соответствии с их компетенцией, установленной Конституцией и законодательством Республики Казахстан.
Для дальнейшего совершенствования земельного законодательства Агентству по управлению земельными ресурсами постановлением Правительства Республики Казахстан “О Программе обеспечения прав на землю в Республике Казахстан на 2000-2003 годы” №253 от 16 февраля 2000 года поручено внести в Парламент Республики Казахстан новый проект Закона “О земле” и проекты постановлений Правительства по внесению изменений в нормативные акты по определению ставок платы за землю, продаваемую в частную собственность, оценочной стоимости земельных участков, по проведению землеустроительных работ и др.
Приняты постановления Правительства Республики Казахстан “О разработке Национального плана действий по предупреждению нефтяных разливов и реагированию на них” (№876 от 29.06.1999 г.), “О выдаче лицензий на право недропользования, их переоформлении и внесении изменения в лицензии” (№944 от 8.07.1999 г.), “Об утверждении Правил предоставления права недропользования в Республике Казахстан” (№108 от 21.01.2000 г.).
Впервые создано законодательство об атомной энергии и радиационной безопасности: приняты Законы Республики Казахстан от 14 апреля 1997 года “Об атомной энергии” и от 23 апреля 1998 года “О радиационной безопасности населения”.
Развитие рынка отдельных видов работ и услуг в области экологической экспертизы, экологического аудита, мониторинга окружающей среды предусмотрены постановлением Правительства №1440 от 22.09.1999 г.
В квалификационные требования к лицензируемым видам деятельности в сфере промышленности постановлением Правительства №556 от 10.05.1999 г. включены экологические требования, наличие заключений экологического надзора.
В 1998 году Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды подготовлены и внесены в Правительство проекты постановлений “О лицензировании деятельности по использованию природных ресурсов” и “О стандартизации и сертификации охраны окружающей среды”. В 1999 году приняты Законы Республики Казахстан “О стандартизации” и “О сертификации”.
Начата работа по внесению изменений в действующее законодательство и разработке подзаконных нормативно-правовых документов по всем направлениям природопользования и управления охраной окружающей среды. Министерством ПРООС на 1999-2002 гг. принята программа законопроектных работ, включающая переработку 13 действующих и разработку 14 новых законов и более 40 подзаконных актов.
Правовая регламентация охраны окружающей среды осуществляется главным образом актами Президента Республики Казахстан, Парламента, Правительства и центральных исполнительных органов Республики Казахстан в соответствии с их компетенцией, установленной Конституцией и законодательством Республики Казахстан.
6. Каждый вид состоит из сходных особей, которые как индивидуумы отличаются друг от друга. С точки зрения экологии важно, что каждая особь по-своему реагирует на изменения окружающей среды.
Популяция – совокупность особей одного вида, занимающая определенную территорию, называемую ареалом.
Раздел экологии, изучающий внутривидовую организацию, называется популяционной экологией (демэкологиеей). Вместе с экологической физиологией, рассматривающей реакцию организма на окружающую среду, она входит в аутоэкологию. Если изучаются популяции человека, то такой раздел науки называется демографией.
Количественные показатели популяции делят на статические и динамические.
Статические показатели популяции характеризуют состояние популяции на данный момент времени.
Численность – число особей в популяции.
Плотность – число особей, приходящееся на единицу площади или объема.
Половая структура (половой состав) – соотношение особей мужского и женского пола в популяции.
Возрастная структура (возрастной состав) – соотношение в популяции особей разных возрастных групп.
Анализ возрастной и половой структуры популяции позволяет прогнозировать ее численность на ряд ближайших поколений и лет. Этим пользуются для оценки возможности промысла рыбы, в охотничьих хозяйствах и др.
Динамические показатели популяции отражают процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени.
Рождаемость – число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени в результате размножения.
Смертность – число особей, погибших в популяции за единицу времени.
7. Экологическая ситуация
Из-за интенсивного развития орошения с 1960 года в Казахстане и Средней Азии сток в низовья рек Сырдарьи и Амударьи постоянно уменьшался. Вследствие этого происходило устойчивое снижение уровня Аральского моря, что привело к опустыниванию речных дельт, ухудшению состояния экосистем.
Активные процессы засоления почв вследствие повышения минерализации грунтовых вод и эоловых соле-пылевых выносов с обнаженного дна Арала, падение уровня грунтовых вод вне ирригационных систем и отсутствие горизонтального водообмена привели к развитию процессов аридизации и опустынивания.
Изменение гидрологических условий обусловили значительную перестройку всех физико-химических свойств почв, заметное снижение гумуса и их потенциального плодородия.
Содержание гумуса в почвах Приаралья за последние 30 лет снизилось на 30-40 % из-за дефицита органических удобрений и выщелачивания гуминовых кислот почвы вследствие изменения ионного состава оросительной воды и приблизилось к критической отметке. И в настоящее время на 60 % посевных площадей содержание гумуса составляет менее 1%.
Изменение режима грунтовых вод, почвенного покрова, климата Приаралье в сторону аридизации и возрастания континентальности обусловили высокие темпы деградации растительности. Если до 1960 года гидроморфной флорой (озерно-болотными и тростниковыми) было занято около 800 тыс. га, то в настоящее время около 100 тыс. га. Урожайность сенокосов упала в 2,5-3 раза.
Снижение уровня грунтовых вод привело к выходу из строя колодцев и скважин, без которых невозможно нормальное функционирование пастбищ.
Большая часть пастбищ занята гало-ксерофитными комплексами продуктивностью 60-300 кг/га, тогда как до 1961 года она составляла 1,0-1,6 т/га. Если раньше в составе флоры пастбищ преобладали высокопродуктивные ценные растения, то в данное время их заменяют однолетние солянки, т.е. идет быстрый процесс потери видового разнообразия, что является индикатором процессов опустынивания и угрозой для развития сельского хозяйства.
Деградация растительного покрова на столь обширной территории вызывает глобальные и региональные изменения климата вследствие усиления парникового эффекта и увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере, эоловых соле-пылевых выносов. Это приводит к истощению биологического разнообразия флоры и фауны Приаралья, нарушает среду обитания человека.
В результате принимаемых мер водный баланс региона имеет тенденцию к стабилизации. Объем поступления воды в Кызылординскую область в 2002 году составил 19,3 куб. км, тогда как в 1995 году - 12,6. В связи с этим значительно увеличились попуски в дельту реки Сырдарьи, которые составили в 2002 году 8,6 куб. км (1995 году - 5,6 куб. км). Объем забора воды из реки по области за указанные годы стабилизировался в пределах 5,0 куб. км. Забор воды из природных поверхностных источников по Кызылординской области снизился с 5793,5 млн. куб. м в 1993 году до 5124,5 млн. куб. м в 2002 году.
После приобретения странами Центральной Азии независимости резко обострились вопросы межгосударственного вододеления стока трансграничных рек, особенно в бассейне реки Сырдарьи. Нарушился сложившийся за многолетний период процесс межреспубликанского обмена электроэнергией и энергоносителями. В связи с этим из-за роста объемов выработки электроэнергии в зимний период на Нарын-Сырдарьинском каскаде гидроэлектростанций изменился естественный режим реки Сырдарьи. В среднее и нижнее течение реки Сырдарьи в зимний период стали поступать расходы воды, соизмеримые по объему с расходами в период весеннего половодья. Ежегодно это приводит к переполнению водохранилищ, расположенных на территории Казахстана и Узбекистана, в зимний период и дефициту поливной воды в вегетационный период. Ситуация с каждым годом обостряется. В начале 2004 года водохозяйственная обстановка была особенно осложненной в бассейне реки Сырдарьи.
Во избежание катастрофической ситуации возникает необходимость сброса поступающей воды в низовья реки Сырдарьи в 2 и более раза, чем практиковалось ранее. В то же время пропускная способность русла реки Сырдарьи за последние 35-40 лет сильно упала из-за заиления и возведения искусственных сооружений (понтонных мостов, переправ и так далее).
В этом плане в регионе уже принимаются меры по решению данной проблемы. Реализуется проект по регулированию стока реки Сырдарьи и сохранению северной части Аральского моря, который будет завершен в 2006 году. Проект предполагает строительство перегораживающей дамбы на Северном Аральском море, водосброса и Аклакской подпорной плотины на реке Сырдарье, Айтекской водоподъемной плотины, реконструкцию Шардаринской плотины, восстановление Кызылординского и Казалинского гидроузлов и другие работы.
В городе Кызылорде начал функционировать Центр по мониторингу окружающей среды и охраны здоровья населения.
8.. Задачи, методы экологии как науки
Экология (от греч. oikos – дом, жилище, logos – знание, учение) – это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин «экология» предложил немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 г. Под экологией он понимал сумму знаний, относящихся к природе.
Основной частью экологии, ее фундаментом является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды. Предметом изучения общей экологии являются объекты организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней организации в их взаимодействии с окружающей средой. В связи с этим выделяют следующие основные разделы экологии:
♦ экология организмов (аутэкология), которая изучает индивидуальные связи отдельной особи или групп особей одного вида с окружающей средой;
♦ экология популяций (демэкология), в задачи которой входит изучение структуры, динамики популяций отдельных видов (механизмы регуляции численности организмов, оптимальная плотность, допустимые нормы их изъятия и др.);
♦ экология сообществ, или биоценология (синэкология), которая изучает взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой, структуру и механизмы функционирования биогеоценозов.
Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Например, выделяют экологию растений, животных, экологию микроорганизмов. В структуре современной экологии выделяют следующие направления:
♦ глобальная экология (основным объектом изучения является биосфера как глобальная экосистема);
♦ экология человека (рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающей средой);
♦ социальная экология (изучаются взаимоотношения в системе «человеческое общество – природа»);
♦ урбоэкология (экология города), наука о взаимодействии человека и окружающей городской среды;
♦ прикладная экология (инженерная, медицинская, агроэкология, строительная и др.).
В последние годы сформировалось новое направление – экологическая безопасность – это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий (Закон «Об охране окружающей среды»).
Таким образом, экология как наука основана на разных разделах биологии (физиологии, генетике, биофизике, зоологии, ботанике и др.) и связана с другими науками (например, с физикой, химией, географией, психологией, педагогикой, правом). Только на основе интеграции этих дисциплин возможно преодолеть технократическую парадигму мышления, выработать новый тип экологического сознания, мышление, коренным образом меняющее поведение людей по отношению к природе.
Исходя из приведенных выше направлений следует, что задачи экологии многообразны:
1. Исследование влияния среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов.
2. Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы.
3. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.
4. Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.
5. Создание научной основы рациональной эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере.
6. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в природной среде под влиянием деятельности человека.
7. Оптимизация экономических, правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного, устойчивого развития.
8. Восстановление нарушенных природных систем, сохранение эталонных участков биосферы.
9. Формирование экологического мировоззрения, развитие экологического сознания и культуры у людей всех возрастов и профессий.
10. Создание новых технологий, основанных на понимании экологических возможностей данного региона, его специфичности.
9. Вода — один из важнейших компонентов живого организма. У новорожденных детей она составляет 75 — 80% массы тела, у взрослых мужчин массой около 70 кг 53 —55 %, а у женщин 43 —46 %. Из этого количества на внутриклеточную воду приходится 25 — 30 % у мужчин и 18 — 20% у женщин, а на внеклеточную у тех и других — около 25 %. В свою очередь внеклеточная вода складывается из интерстициальной (около 15 %), плазменной (4 — 5%) и трансцеллюлярной (1 — 2%). К трансцеллюлярной жидкости относится камерная влага глаз, спинномозговая, суставная, или синовиальная, жидкость, содержимое почечных канальцев, пищеварительные соки. По мере старения организма общее количество воды уменьшается до 50 % от массы тела у мужчин и 42—44 % у женщин. При этом количество внутриклеточной воды уменьшается, а внеклеточной — увеличивается.
В течение суток у новорожденного обменивается около 50 % объема внеклеточной воды, у взрослого около 15%. За сутки в организм взрослого человека должно поступать около 2,5— 2,7 л воды (около 1.3—1,5 л с питьем, около 1 л с пищей, 0,2—0,4 л воды образуется эндогенно в результате метаболизма). Для сохранения водного баланса и гомеостаза суточное выделение воды из организма должно соответствовать поступлению, т.е. составлять 2,5—2,7 л. При этом около 1,4—
1,6 л воды выделяется с мочой, около 0,5—0,7 л выводится через легкие; 0,5—0,7 л — через кож:у и около 0,05— 0,1 л — с калом. Поступление воды регулирует ЦНС (центр ж:ажды).
У здорового человека в оптимальных условиях (температура, влажность и т.д.) через легкие, кожу и кишечник выделяется постоянное количество воды, а сохранение водного баланса обеспечивается в основном выделительной функцией почек, в регуляции которой важнейшую роль играют: антидиуретичеекий гормон гипофиза (АДГ, вазопрессин), ренин — ангиотензин — альдостероновая система, предсердный натрийуретический фактор (ПНФ), простагландины, катехоламины, глюкокортикоиды и др.
10.Кривые выживания
Один из основных факторов, влияющих на размеры популяции, -это процент особей, погибающих до достижения половой зрелости (смертность в до-репродуктивном периоде). В пределах данного вида эта величина гораздо более изменчива, чем плодовитость. Для того чтобы численность популяции оставалась постоянной, в среднем только два потомка каждой пары должны доживать до репродуктивного возраста.
Кривую выживания можно получить, если начать некоторой популяции новорожденных особей и затем отмечать число выживших в зависимости от времени. По вертикальной оси обычно откладывают или абсолютное число выживших особей или их процент от исходной популяции:
Каждому виду свойственна характерная кривая выживания, форма которой отчасти зависит от смертности неполовозрелых особей.
Большинство животных и растений подвержено старению, которое проявляется в снижении жизненности с возрастом после периода зрелости. Как только начинается старение, вероятность наступления смерти в определенный промежуток времени возрастает. Непосредственные причины смерти могут быть разными, но в основе их лежит уменьшение сопротивляемости организма к действию неблагоприятных факторов, например болезням. Кривая А на рисунке очень близка к идеальной кривой для популяции, в которой старение служит главным фактором, влияющим на смертность. Свойственна однолетним культурным растениям, например пшенице, когда все растения на данном поле стареют одновременно.
Кривая типа Б характерна для популяций организмов с высокой смертностью в ранний период жизни, например для горных овец или для популяции человека в стране, где широко распространены голод и болезни.
Плавная кривая типа В может быть получена, если смертность постоянна в течение всей жизни организмов (50% за определенную единицу времени). Это может быть тогда, когда главным фактором, определяющим смертность, становится случай, причем особи гибнут до начала заметного старения.. Очень сходная кривая характерна для популяций некоторых животных (например, гидры), не подвергающихся особой опасности в раннем возрасте. Для большинства беспозвоночных и растений тоже характерна кривая такого типа, но высокая смертность среди молодых особей приводит к тому, что начальная часть кривой спускается еще более круто.
Существуют небольшие внутривидовые различия в кривых выживания. Они могут быть обусловлены разными причинами и нередко связаны с полом. У людей, например, женщины живут несколько дольше, чем мужчины, хотя точные причины этого неизвестны.
Вычерчивая кривые выживания для различных видов, можно определять смертность для особей разного возраста и таким образом выяснять, в каком возрасте данный вид наиболее уязвим. Установив причины смерти в этом возрасте, можно понять, как регулируется величина популяции.
11. Приро́дные ресу́рсы — это естественные ресурсы, необходимые для существования человеческого общества и используемые в хозяйстве. Одна из центральных проблем науки — обеспечение населения необходимыми ПР сейчас и в будущем, анализ и оценку которых производят география и экономика Классификация
Природные ресурсы могут быть неисчерпаемые и исчерпаемые. Неисчерпаемые ресурсы не заканчиваются, а исчерпаемые заканчиваются по мере их разработки (или) по другим причинам
По происхождению:
Ресурсы природных компонентов (минеральные, климатические, водные, растительные, почвенные, животного мира)
Ресурсы природно-территориальных комплексов (горнопромышленные, водохозяйственные, селитебные, лесохозяйственные)
По видам хозяйственного использования:
Ресурсы промышленного производства
Энергетические ресурсы (горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биотопливо, ядерное сырье)
Неэнергетические ресурсы (минеральные, водные, земельные, лесные, рыбные ресурсы)
Ресурсы сельскохозяйственного производства (агроклиматические, земельно-почвенные, растительные ресурсы — кормовая база, воды орошения, водопоя и содержания)
По виду исчерпаемости:
Исчерпаемые
Невозобновляемые (минеральные, земельные ресурсы);
Возобновляемые (ресурсы растительного и животного мира);
Не полностью возобновляемые — скорость восстановления ниже уровня хозяйственного потребления (пахотно пригодные почвы, спеловозрастные леса, региональные водные ресурсы);
Неисчерпаемые ресурсы (водные, климатические).
По степени заменимости:
Незаменимые;
Заменимые.
По критерию использования:
Производственные (промышленные, сельскохозяйственные);
Потенциально-перспективные;
Рекреационные (природные комплексы и их компоненты, культурно-исторические достопримечательности, экономический потенциал территории).
11. 2. Экология условно разделена на две составляющие:
а) естественную экологию, которая изучает взаимодействие живого и неживого, организацию, функционирование и эволюцию экосистем и биосферы под управлением Природы, а не человеческого разума. Эта составляющая экологии названа естественной по двум причинам: во-первых, её разработкой занимаются, в основном, естественные науки, во-вторых, определяющую роль здесь играет естественный отбор, а не разумный выбор. Вольно или невольно, человек с его хозяйственной деятельностью рассматривается естественной экологией как нечто внешнее, как «антропогенный фактор»;
б) экологию человека и социальную экологию. Это царство разума (во всех его проявлениях) и эколого-социально-экономических законов, если таковые существуют.
3. В свою очередь естественную экологию мы подразделили на БИОЭКОЛОГИЮ, экологию биосистем и ГЕОЭКОЛОГИЮ, экологию геосистем (см. также рис. 2.3). К естественной экологии относится целый ряд исторически сложившихся подразделений экологии (биогеоценология, учение о биосфере и другие), в которых биоэкологический и геоэкологический подходы органически сплавлены в единое целое. Условно эти подразделения объединены под названием экологии биокосных систем.
4. Наиболее чётко выражено подразделение дисциплин в биоэкологии:
- экология особей и организмов как представителей вида – аутоэкология;
- экология малых групп (стаи, стада и т. п.) – демэкология;
- экология популяций – популяционная экология;
- экология сообществ и биоценозов – синэкология;
- учение об экосистемах и биогеоценология;
- учение о биосфере; - глобальная экология.
5. Структура геоэкологии в упрощенном виде выглядит так:
- экология географических подразделений (островов, морей, озёр и т. д.);
- экология сред (наземно-воздушной, водной, воздушной);
- экология сфер (литосферы, атмосферы, гидросферы, педосферы);
- экология ландшафтов и ландшафтно-географических подразделений;
- экология биокосных систем; - учение о биосфере; - глобальная экология.
6. В любой науке принято выделять фундаментальную и прикладную составляющие. На базе фундаментальной экологии формируются подразделения прикладной экологии – приложение законов и правил, установленных фундаментальной наукой, к различным областям человеческой деятельности. Таковы, например, сельскохозяйственная экология или агроэкология, инженерная экология, медицинская экология, рекреационная экология.
7. Общая экология изучает общие для всех подразделений экологии законы, закономерности и правила. Наиболее крупные обобщения, полученные в любом из подразделений экологии, также включаются в общую экологию. В качестве примера можно привести законы (точнее, афоризмы) американского эколога Барри Коммонера:
1) всё связано со всем; 2) всё должно куда-то деваться;
3) природа «знает» лучше; 4) ничто не даётся даром.
8. Охрана окружающей (человека) среды, охрана природы и рациональное природопользование, вероятно, представляют собой не подразделения собственно экологии, а кратко сформулированные ПРОБЛЕМЫ и/или ЗАДАЧИ, стоящие перед человечеством. В решении этих проблем самое активное участие принимают не только экологи, но и биологи, географы, физики, химики, математики, экономисты, социологи – то есть, эти проблемы можно отнести к некоторой междисциплинарной области знаний.
Вполне вероятно, что с течением времени накопление знаний и открытие фундаментальных законов в этой области, которую в англоязычной литературе обозначают термином Environment(al), приведёт к возникновению новой науки (по предложению Н.Ф. Реймерса – натурологии?). В настоящее время многие проблемы охраны природы и рационального природопользования так или иначе рассматриваются геоэкологией.
Геоэкология – междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе её взаимодействия с обществом.... Геоэкология имеет дело не с Землёй в целом, а лишь с относительно тонкой поверхностной оболочкой, где пересекаются геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера) и где живёт и действует человек (Голубев, 2006).
9. Если в академической науке, при большом желании, ещё можно провести «разделительную черту» между экологией (ecology) и наукой об окружающей среде (environmental science), то понятия с приставкой «экологический» совершенно не признают никаких границ. Не только журналисты, но и самые последовательные и принципиальные экологи очень широко трактуют такие понятия как экологическая проблема, экологическая ситуация, экологическая оценка и т. п.
12/ Аксу-Жабаглинский государственный природный заповедник расположен в северо-западных отрогах Таласского Алатау и смежного с ним Угамского хребта великой горной страны Западного Тянь-Шаня. На высоте от 1000 до 4 280 м над уровнем моря представлено все великолепие «Небесных гор»: заснеженные вершины, узкие долины рек с бурными горными потоками, величественные скалы, красивейшие водопады, глубокие ущелья с их дикими обитателями.
Аксу-Жабаглы – первый и старейший заповедник Средней Азии и Казахстана. Наш заповедник организован 14 июля 1926 года Советом Народных Комиссаров Казахской АССР. В постановлении об организации заповедника указано, что он учрежден «с целью полного сохранения в неприкосновенном виде рек Аксу и Жабаглы со всеми их древесными и кустарниковыми насаждениями, травянистым покровом и населяющим этот заповедник животным миром – как памятник природы». Первоначально площадь заповедника равнялась 30 тысяч га, в настоящее время после ряда прирезок она составляет 131 934,3 га.
В административном отношении заповедник находится на границе с Кыргызстаном и Узбекистаном, занимая земли Тюлькубасского, Толебийского, Байдыбекского районов ЮКО и Жуалинского района Жамбылской области.
Высочайшая вершина заповедника – пик «Сайрам», высотой 4238 м над уровнем моря, в народе его называют «Актюеольген», т.к. очертаниями напоминает бездыханно лежащего верблюда. В центральной части заповедника выделяется мощный ледниковый хребет Бугулутор (3926 м н.у. м.).
Основные реки заповедника – Аксу и Жабагылы, в честь их и был назван заповедник, протекая в западном направлении, они впадают в реку Арысь. Самая крупная река заповедника – Аксу, протяженностью 120 км. Это типичная горная река с бурным течением, в мае – голубая, летом – молочно-белого цвета. В месте слияния Малой и Большой Аксу образован удивительный по красоте каньон Аксу, глубиной 500 м, расстояние между верхними краями каньона – 700-800 м.
Река Жабагылы двое короче от Аксу и вдвое уже. Из – за примеси глины вода окрашивается в желтый, а иногда в красный цвет. Источниками питания рек являются ледники. Всего ледников около 114, самыми крупными являются Бугулутор и Шунгульдук. На территории заповедника насчитывается 27 небольших озер, все они расположены на высоте от 3000 до 3500 м, т.е. там, где постоянная снеговая линия.
Удивительные животные и растения населяют эти горы. По последним данным в заповеднике встречаются 267 видов птиц, 52 – млекопитающих, 11- пресмыкающих, 3- земноводных. Флора заповедника состоит из 1737 видов растений, из них 63- водоросли, 63- мхи, 64- лишайники, 235- грибы, 1312 видов высших растений, в том числе 17 видов деревьев и 62 вида кустарников.
13/ Одним из основных в современной экологии является понятие экологической ниши. Впервые об экологической нише заговорили зоологи. В 1914 г. американский зоолог-натуралист Дж. Гриннелл и в 1927 г. английский эколог Ч. Элтон термином «ниша» определили самую мелкую единицу распространения вида, а также место данного организма в биотической среде, его положение в цепях питания.
Обобщенным определением экологической ниши является следующее: это место вида в природе, обусловленное совокупным набором факторов внешней среды. Экологическая ниша включает не только положение вида в пространстве, но и его функциональную роль в сообществе.
Экологическая ниша — это совокупность факторов среды, в пределах которых обитает тот или иной вид организмов, его место в природе, в пределах которого данный вид может существовать неограниченно долго.
Так как при определении экологической ниши следует учитывать большое число факторов, то место вида в природе, описываемое этими факторами, представляет собой многомерное пространство. Такой подход позволил американскому экологу Г. Хатчинсону дать следующее определение экологической ниши: это часть воображаемого многомерного пространства, отдельные измерения которого (векторы) соответствуют факторам, необходимым для нормального существования вида. При этом Хатчинсон выделял нишу фундаментальную, которую может занять популяция при отсутствии конкуренции (она определяется физиологическими особенностями организмов), и нишу реализованную, т.е. часть фундаментальной ниши, в пределах которой вид реально встречается в природе и которую он занимает при наличии конкуренции с прочими видами. Понятно, что реализованная ниша, как правило, всегда меньше фундаментальной.
Некоторые экологи подчеркивают, что в пределах своей экологической ниши организмы должны не только встречаться, но и быть способными к воспроизводству. Поскольку существует видовая специфичность к любому экологическому фактору, постольку и экологические ниши видов специфичны. Каждый вид имеет свою, свойственную ему экологическую нишу.
Большинство видов растений и животных могут существовать только в специальных нишах, в которых поддерживаются определенные физико-химические факторы, температура и источники питания. После того как в Китае, например, началось уничтожение бамбука, панда, чей рацион на 99 % состоит из этого растения, оказалась на грани вымирания.
Виды с общими нишами могут легко приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания, поэтому опасность их вымирания невысока. Типичные представители видов с общими нишами — мыши, тараканы, мухи, крысы и люди.
Закон конкурентного исключения Г. Гаузе для близких по экологии видов в свете учения об экологической нише может быть сформулирован таким образом: два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу. Выход из конкуренции достигается расхождением требований к среде или, другими словами, разграничением экологических ниш видов.
Конкурирующие виды, обитающие совместно, для ослабления конкуренции часто «разделяют» имеющиеся ресурсы. Типичный пример — деление на животных, активных днем, и проявляющих свою активность ночью. Летучие мыши (каждое четвертое в мире млекопитающее принадлежит к этому подотряду рукокрылых) делят воздушное пространство с другими охотниками на насекомых — птицами, используя смену дня и ночи. Правда, у летучих мышей есть несколько относительно слабых конкурентов, таких как совы и козодои, которые также активны ночью.
Похожее разделение экологических ниш на дневную и ночную «смены» наблюдается у растений. Одни растения распускают цветки днем (большинство дикорастущих видов), другие — ночью (любка двулистная, душистый табак). При этом ночные виды испускают еще и привлекающий опылителей запах.
Экологические амплитуды некоторых видов бывают очень малы. Так, в тропической Африке один из видов червей живет под веками гиппопотама и питается исключительно слезами этого животного. Более узкую экологическую нишу трудно себе представить.
Положение вида, которое он занимает в обшей системе биоценоза, включая комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды, называют экологической нишей вида.
Концепция экологической ниши оказалась очень плодотворной для понимания законов совместной жизни видов. Понятие «экологическая ниша» следует отличать от понятия «местообитание». В последнем случае подразумевается та часть пространства, которая заселена видом и которая обладает необходимыми абиотическими условиями для его существования.
Экологическая ниша вида зависит не только от абиотических условий среды, но и в не меньшей мере от его биоценотического окружения. Это характеристика того образа жизни, который вид может вести в данном сообществе. Сколько на Земле видов живых организмов — столько же и экологических ниш.
Правило конкурентного исключения может быть выражено таким образом, что два вида не уживаются в одной экологической нише. Выход из конкуренции достигается благодаря расхождению требований к среде, изменению образа жизни, что является разграничением экологических ниш видов. В этом случае они приобретают способность сосуществовать в одном биоценозе.
Разделение совместно живущими видами экологических ниш с частичным их перекрыванием - один из механизмов устойчивости природных биоценозов. Если какой-либо из видов резко снижает свою численность или выпадает из состава сообщества, его роль берут на себя другие.
Экологические ниши растений, на первый взгляд, менее разнообразны, чем животных. Они четко очерчены у видов, различающихся по питанию. В онтогенезе растения, как и многие животные, меняют экологическую нишу. С возрастом они более интенсивно используют и преобразуют среду.
У растений имеет место перекрывание экологических ниш. Оно усиливается в отдельные периоды при ограничении ресурсов среды, но поскольку виды используют ресурсы индивидуально, избирательно и с разной интенсивностью, конкуренция в устойчивых фитоценозах ослабляется.
На богатство экологических ниш в биоценозе оказывают влияние две группы причин. Первая — условия среды, предоставляемые биотопом. Чем мозаичнее и разнообразнее биотоп, тем больше видов могут размежевать в нем свои экологические ниши.
Другой источник разнообразия ниш — сами виды, являющиеся ресурсом и создающие среду для других. Любой новый вид, внедряющийся в сообщество, увеличивает число имеющихся в нем экологических ниш не только за счет своего собственного положения среди других, но и предоставляя ресурсы для паразитов, хищников, норовых и гнездовых сожителей и т.п.
15 Среди первичных энергоресурсов различают невозобновляемые (невоспроизводимые) и возобновляемые (воспроизводимые) энергетические ресурсы. К числу невозобновляемых энергетических ресурсов относятся в первую очередь органические виды минерального топлива, добываемые из земных недр: нефть, природный газ, уголь, горючие сланцы, другие битуминозные горные породы, торф. Они используются в современном мировом хозяйстве в качестве топливно-энергетического сырья особенно широко и, поэтому, нередко называется традиционными энергетическими ресурсами. К возобновляемым (воспроизводимым и практически неисчерпаемым) энергетическим ресурсам относятся гидроэнергия (гидравлическая энергия рек), а также так называемые нетрадиционные (или альтернативные) источники энергии: солнечная, ветровая, энергия внутреннего тепла Земли (в том числе геотермальная), тепловая энергия океанов, энергия приливов и отливов. Особо должна быть выделена ядерная или атомная энергия, относимая к невозобновляемым энергетическими ресурсами, так как её источником являются радиоактивные (преимущественно урановые) руды. Однако со временем, с постепенной заменой атомных электростанций (АЭС), работающих на тепловых нейтронах, атомными электростанциями, использующими реакторы-размножители на быстрых нейтронах, а в будущем термоядерную энергию, ресурсы ядерной энергетики станут практически неисчерпаемыми.
16. Методы экологических исследований.
Многообразие и сложность взаимосвязей и взаимозависимостей живых систем разных уровней организации и среды обитания обусловливают огромное разнообразие методов экологических исследований. При этом, нередко, бывают использованы специфические методы других биологических и небиологических наук. Например, физиологии, медицины, анатомии, морфологии, фенологии, биохимии, систематики, ритмологии, химии, физики, математики, статистики, социологии, климатологии и др.
Для современных экологических исследований характерна ориентация на количественную оценку изучаемых объектов и процессов (учет численности организмов в единицах пространства и времени, встречаемости, возрастной и половой структуры популяций, плодовитости, продуктивности, заболеваемости, загрязненности среды, силы действия ее факторов, прогноз на будущее и т.п.). По тому, как меняются показатели исследуемого объекта, можно судить о его состоянии на данный момент и выявить стабильность или тенденции к изменениям, скорость, размеры и направление изменений.
Собственные методы экологии можно разделить на две группы: полевые, лабораторные.
Полевые методы предполагают изучение экологических явлений непосредственно в природе. Они помогают установить взаимосвязи организмов, видов и сообществ со средой, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности биосистем. Полевые исследования имеют для экологии первостепенное значение, так как позволяют представить общую картину развития природы в конкретных условиях того или иного региона. Полевые методы, в свою очередь, могут быть маршрутными, стационарными, описательными и экспериментальными.
Маршрутные методы используются для: выяснения наличия на исследуемой территории экологических объектов (например, тех или иных жизненных форм организмов, экологических групп, фитоценозов, охраняемых видов и др.); выявления разнообразия и встречаемости исследуемых экологических объектов. Приемами этой группы методов являются: прямое наблюдение; оценка состояния; измерение; описание (например, описание учетных площадок, отдельных представителей живого мира, фенофаз и т.п.); составление схем, карт и инвентаризационных списков исследуемых объектов.
Стационарные методы - это методы длительного (сезонного, круглогодичного или многолетнего) наблюдения за одними и теми же объектами, требующие неоднократных описаний, замеров изменений, происходящих у наблюдаемых объектов. Эти методы обычно совмещают в себе полевые и лабораторные исследования.
Описательные методы применяются при: регистрации основных особенностей изучаемых объектов; прямом наблюдении; картировании экологических явлений; инвентаризации ценных природных объектов. Эти методы являются ключевыми в экологическом мониторинге.
Экспериментальные методы объединяют различные приемы прямого вмешательства в обычные характеристики исследуемых объектов. Производимые в эксперименте наблюдения, описания и измерения выявленных свойств объекта обязательно сопоставляются с такими же объектами, не задействованными в эксперименте. В экологическом эксперименте сравниваются проявления свойств изучаемого объекта в различных условиях окружающей среды. Эксперимент, поставленный в полевых условиях, может продолжиться в лаборатории.
Лабораторные методы дают возможность изучить влияние комплекса факторов моделированной в лабораторных условиях среды на естественные или моделированные биологические системы и получить приблизительные результаты. Выводы, полученные в лабораторном экологическом эксперименте, требуют обязательной проверки в природе, т. к. в условиях лаборатории трудно применить весь комплекс факторов среды (но определить влияние одного-двух экологических факторов возможно).
Кроме того, в последнее время широкое распространение метод моделирования экологических явлений в природе и обществе.
Моделирование - метод опосредованного практического и теоретического оперирования объектом, когда исследуется не сам интересующий объект непосредственно, а вспомогательная искусственная или естественная система (модель), соответствующая свойствам реального объекта. Модель - мысленно представимая или материально реализованная система, которая, отражая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает новую информацию об этом объекте. Модель может выполнять свою роль лишь тогда, когда степень ее соответствия объекту определена достаточно строго. Потребность моделирования в экологии возникает тогда, когда конкретное исследование самого объекта невозможно или затруднительно в силу: обилия (или скудости) фактических материалов о нем, дороговизны, требует слишком длительного времени.
Любая модель всегда упрощена и отражает лишь общую суть процесса и имитирует реальность, но при этом моделирование позволяет исследовать процессы и явления, недоступные для непосредственного наблюдения. Так, методами имитационного моделирования (особенно с применением компьютеров) были получены достаточно надежные количественные прогнозы изменения численности популяции; устойчивости структуры экосистем и др. Имитационное моделирование широко используется при исследовании биосферы. И при этом для построения удовлетворительной модели достаточно учесть лишь четыре основных компонента - движущие силы, свойства, потоки и взаимодействие.
Модели очень полезны, т. к. позволяют интегрировать все то, что известно о моделируемой ситуации. С их помощью можно выявить неточности в исходных данных об объекте, определить новые аспекты его изучения. Моделирование экологических явлений используется для практических прогнозов их динамики; исследования взаимосвязей видов и сообществ со средой; определения воздействия факторов; выбора путей рационального вмешательства человека в жизнь природы.
Например, в 1971 г., по поручению Римского клуба, группа ученых разных стран создала имитационную компьютерную модель Ворлд-3 (World-3), с помощью которой были описаны перспективы роста численности населения планеты и мировой экономики в XXI в. В этой модели были задействованы многочисленные мировые данные о динамике роста населения на планете, об увеличении промышленного капитала, производства продуктов для питания, потребления ресурсов и загрязнения окружающей среды. Стратегия исследования заключалась в попытке путем упрощения смоделировать последствия действий этих факторов для принятия эффективных позитивных решений, способствующих сохранению биосферы и устойчивому развитию общества.
Модели интегрируют в едином процессе экологического исследования междисциплинарный подход, математические, эмпирические и социологические методы.
В последнее время, в изучении экологических связей и явлений широкое распространение получил социологический метод. В рамках, которого, осуществляется: опрос населения (массовый, групповой, индивидуальный); анкетирование; беседы с отдельными людьми для сбора экологических данных; анализ многолетних материалов здравоохранения, образования и т.п.
Экологические исследования имеют большое значение в решении многих теоретических и практических задач существования природы, человека и общества. При этом необходимо рациональное сочетание различных методик, которые должны взаимно дополнять и контролировать друг друга.
17.
Гомеостаз популяции.
Сообщество организмов и физическая среда развиваются и функционируют как единое целое. Популяции и экосистемы имеют кибернетическую природу и характеризуются развитыми информационными сетями, состоящими из потоков физических и химических сигналов, связывающих все их части в единое целое. Эти потоки управляют системой. Компоненты в них связаны в информационные сети не непосредственно, а физическими и химическими «посредниками» подобно тому, как гормоны гуморальной системы связывают в одно целое части организма.
Управление основано на обратной связи, когда часть сигналов с выхода поступает на вход. Если обратная связь положительна, то значение выхода управляемой системы возрастает. Положительная обратная связь усиливает положительные отклонения и в значительной степени определяет рост и выживание организмов, хотя может приводить и к «расшатыванию» системы и нарушению равновесия. Для того чтобы осуществлять контроль, необходима отрицательная обратная связь, которая помогает, например, избегать перегрева, перепроизводства или перенаселения. Отрицательная обратная связь уменьшает отклонения на входе.
Устройства для управления с помощью обратной связи в технике называют сервомеханизмами. Для живых систем используют термин «гомеостатические механизмы», или «гомеостаз».
Гомеостаз – это способность популяции или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды. В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи. В отличие от созданных человеком кибернетических устройств, управляющие функции природных систем находятся внутри них, а поддержание гомеостаза происходит за счет саморегуляции. Гомеостатические механизмы функционируют в определенных пределах, обозначенных внешними или внутренними лимитирующими факторами. Для популяции поддержание гомеостаза имеет первостепенное значение.
Механизмы популяционного гомеостаза включают поддержание определенной пространственной структуры (благодаря особенностям социальных отношений и характеру использования территории), поддержание генетической структуры (через богатство генома популяции и геномов каждой особи) и регуляцию плотности населения (без которой невозможно оптимальное использование территории).
Поскольку деятельность человека приводит к сокращению численности популяций многих видов, понимание механизмов регуляции численности чрезвычайно важно для гармоничного взаимодействия человека с природными системами. Рациональное природопользование и создание охраняемых природных территорий можно считать попытками регулирования численности популяции некоторых видов. К сожалению, они приводят лишь к снижению скорости деградации природных систем, но не компенсируют всего негативного воздействия на них.
18. виды природопользования
Природопользование рациональное обеспечивает комплексное использование изъятых у природы ресурсов, безотходное и экологически чистое производство, воспроизводство и восстановление ресурсов, т.е. обеспечивает возможность удовлетворения потребностей не только настоящего, но и будущих поколений.
Природопользование нерациональное связано с высокой материалоемкостью производства, загрязнением, истощением и деградацией природных систем, нарушением экологического баланса, разрушением биоценозов, при этом происходит полная или частичная потеря функций природной среды, ее экономического и культурно-оздоровительного потенциала.
Общее природопользование не требует специального разрешения. Оно осуществляется гражданами на основе принадлежащих им естественных (гуманитарных) прав, существующих и возникающих как результат рождения и существования (пользование водой, воздухом и т.д.).
Специальное природопользование осуществляется физическими и юридическими лицами на основании разрешения уполномоченных государственных органов. Оно носит целевой характер (землепользование, пользование недрами, лесопользование и пр.).
Одним из главных вопросов природопользования является изучение изменений природной окружающей среды в процессе использования природных ресурсов, а также в результате природоохранной деятельности и их экологические, экономические и социальные последствия.
19. Трофическую структуру биоценоза и экосистемы обычно отображают графическими моделями в виде экологических пирамид. Такие модели разработал в 1927 г. английский зоолог Ч. Элтон.
Экологические пирамиды — это графические модели (как правило, в виде треугольников), отражающие число особей (пирамида чисел), количество их биомассы (пирамида биомасс) или заключенной в них энергии (пирамида энергии) на каждом трофическом уровне и указывающие на понижение всех показателей с повышением трофического уровня.
Различают три типа экологических пирамид.
Пирамида чисел
Дата добавления: 2015-01-07; просмотров: 73 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |