На всех не хватит (закон ограниченности ресурсов)

Парная работа по изучению текста с использованием взаимоконтроля из блока самоконтроля. Выполнение заданий   Мы характеризуем Проблемы взаимоотношений человека, общества и природы. Цель: Создать условия для понимания процессов взаимоотношений возникающих между человеческим обществом и природой. Изучите текст: Взаимодействие природы и общества возникает в процессе трудовой деятельности и обусловлено следующими причинами: природа — это необходимое условие жизни человека как биологического вида; природа — это основа материального производства и источник материальных благ. Выделяются следующие этапы взаимодействия природы и общества: 1) эпоха палеолита, когда человек не оказывал существенного влияния на природу; 2) эпоха неолита, характеризующаяся развитием сельскохозяйственной деятельности, зависящей от особенностей природной среды; 3) эпоха промышленного переворота, характеризующаяся значительным усилением воздействия общества на природу я нарушением экологического баланса. Эти тенденции усилились в эпоху НТР, так как масштабы воздействия на окружающую среду стали превышать восстановительные способности природы. (творческое задание2) ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Природа не может перечить че­ловеку, если человек не перечит ее законам. А. Герцен ОСНОВНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Общие сведения Существует шесть главных уровней организации живой ма­терии: молекулярный, клеточный, организменный, популяционный, экосистемный, биосферный. Именно на уровне организма осуществляется его обмен ве­ществом, энергией и информацией с окружающей средой. На уровне популяции к этому добавляется воспроизведение вида, его эволюция и участие в многовидовых сообществах. На уровне экосистемы поддерживается устойчивый круговорот веществ и происходит формирование общей среды обитания сообщества организмов. На уровне биосферы осуществляется глобальный круговорот вещества и энергии, кооперативное взаимодействие и жизнеобеспечение всех экосистем, создание планетарной среды жизни. Экосистема Термин «экосистема» введен в экологическую науку анг­лийским ботаником А.Тенсли в 1935 г. и первоначально обоз­начал любую совокупность совместно обитающих организмов и окружающую их среду. Экосистемы являются основными объектами экологии. По современным представлениям экосистема — это про­странственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетически­ми и информационными взаимосвязями. Экосистема - понятие достаточно широкое. Оно примени­мо ко всем стабильным системам живых и неживых компонен­тов, где происходит внешний и внутренний круговорот ве­ществ и энергии. Так, к экосистемам можно отнести каплю во­ды с микроорганизмами, аквариум, озеро и океан. Масштабы экосистем различны. Выделяют микроэкосис­темы (например, покрытый мхом камень, болотная кочка, при­дорожная лужа), мезоэкосистемы (озеро, болото, песчаная дюна, лесная поляна, луг), макроэкосистемы (континент, оке­ан, коралловый риф). Следовательно, существует своеобраз­ная иерархия систем разных порядков. Различают водные и наземные экосистемы. Все они обра­зуют на поверхности планеты густую сеть. При этом в одной природной зоне встречается множество похожих экосистем, которые могут быть слиты в однородные комплексы или разде­лены другими экосистемами. Например, участки лиственного леса, прорезанные хвойными лесами, или болота среди лесов. Наземные экосистемы имеют следующую иерархию: био­сфера - экосистема суши - климатический пояс - биоклима­тическая область - природная (ландшафтная) зона - природ­ный (ландшафтный) округ - природный (ландшафтный) район - природный (ландшафтный) подрайон - биогеоценотический комплекс - экосистема. Таким образом, биосфера является экосистемой высшего ранга. Экосистемы, измененные сельскохозяйственной деятель­ностью человека, называются агроэкосистемами (поля, са­ды, огороды, виноградники, лесозащитные придорожные по­лосы и т.д.). Их основой являются культурные фитоценозы-многолетние и однолетние травы, зерновые, овощные и другие сельскохозяйственные растения. Такие экосистемы получают дополнительно энергию извне в виде сельскохозяйственных удобрений, пестицидов, гербицидов, поливных вод, обработок земли и прочих воздействий, что существенно преобразует почвы, изменяет видовой состав и структуру флоры и фауны. Трансформированные за счет человеческой деятельности экосистемы менее устойчивы, чем естественные, так как они в большей степени зависят от дополнительного поступления вещества и энергии в виде элементов хозяйственной деятельнос­ти. Поэтому дополнительные вливания вещества и энергии со­здаваемым агроэкосистемам должны в обязательном порядке базироваться на естественных нормах соотношения пашни, лугов, лесов и вод в соответствии с почвенно-климатическими и хозяйственными условиями, а также на законах, правилах и принципах общей и прикладной экологии. В естественных экосистемах постоянно происходят измене­ния состояния популяции организмов. Они вызываются раз­ными причинами: погодные условия, различные сочетания факторов среды и пр. Однако все эти колебания, как правило, более или менее регулярны и не выходят за границы устойчи­вости экосистемы — ее обычного размера, видового состава, биомассы, продуктивности, соответствующих конкретным географическим и климатическим условиям местности. Такое состояние экосистемы называется климаксным. Стремясь к равновесию, экосистемы способны к изменени­ям, развитию, переходу от более простых к более сложным формам. Существенные изменения географической обстанов­ки или ландшафта*, например, под влиянием природных катас­троф или хозяйственной деятельности человека приводят к оп­ределенным изменениям состояния биогеоценозов местности и постепенной замене одних сообществ другими. Такие изме­нения называются экологической сукцессией. Сукцессии могут быть первичными или вторичными. Первичная сукцессия — это постепенное заселение орга­низмами появившейся девственной суши, оголенной материн­ской породы. В этих случаях решающую роль играет процесс почвообразования. Начальное выветривание высвобождает некоторое количество биогенных веществ, на которых поселя­ются бактерии, лишайники, мхи, а затем уже и одноярусная пионерская растительность. Ее появление, а с нею и появле­ние многих мелких животных организмов, значительно уско­ряет образование почвы и постепенное заселение территории все более сложными растительными сообществами, в которые вписаны и животные. Так система постепенно проходит все стадии развития до климаксного состояния. Вторичная сукцессия имеет характер постепенного вос­становления свойственного данной местности сообщества после происшедших климатических или иных нарушений (буря, пожар, вырубка леса, наводнение и др.). Возникшая в ре­зультате вторичной сукцессии экосистема может в значи­тельной степени отличаться от ранее существующей, а может в основных чертах повторять ее. Это зависит от масштабов повреждения среды. Кроме сукцессии в развитии экосистем могут происходить и другие события: изменение соотношения между автотрофными и гетеротрофными организмами, постепенное увеличе­ние биологического разнообразия и т.д. Наибольшие измене­ния в эволюцию экосистем приносит человеческая деятель­ность. Сообщество Термин «сообщество» часто употребляется как синоним биоценоза. Обычно в состав сообщества входит несколько видов с вы­сокой численностью и множество видов с небольшой числен­ностью. В каждой локальной наземной экосистеме есть абио­тический компонент — биотоп, или экотоп, и биотический ком­понент — сообщество, или биоценоз. Биотоп (экотоп) — это участок поверхности с одинако­выми ландшафтными, климатическими и почвенными усло­виями. Сообщество (биоценоз) — это совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп. Биотоп является общим местообитанием для всех членов сообщества. Биоценозы состоят из представителей многих ви­дов растений, животных и микроорганизмов. Члены сообще­ства обычно так тесно взаимодействуют со средой обитания, что биоценоз часто практически невозможно рассматривать отдельно от биотопа. Поэтому обычно их объединяют под на­званием биогеоценоз. Биогеоценоз — это элементарная наземная экосистема, главная форма существования природных экосистем. Для большинства биогеоценозов определяющей характеристикой является наличие определенного типа растительного покрова, по которому судят о принадлежности однородных биогеоцено­зов к данному экологическому сообществу (сообщество сосно­вого бора, березового леса, мангровой заросли, ковыльной степи). Понятие биогеоценоз ввел в 1942 г. советский ученый В.Н. Сукачев. На рис. 1.1 представлена схема биоценоза. . Пограничные зоны между двумя или более сообществами, например между лесом и лугом, называют экотоном. Тенденция к увеличению разнообразия и плотности живых организмов на границах сообщества называется краевым эф­фектом. Организмы, которые преимущественно обитают, наиболее многочисленны или проводят большую часть времени на гра­ницах сообществ, называют пограничными видами. Отдельные виды или группы видов, принимающие основ­ное участие в регуляции энергетического обмена и оказываю­щие существенное влияние на среду обитания других видов, называют экологическими доминантами. Рис. 1.1. Схема биоценоза пи). Понятие биогеоценоз ввел в 1942 г. советский ученый В.Н. Сукачев. На рис. 1.1 представлена схема биоценоза. . Пограничные зоны между двумя или более сообществами, например между лесом и лугом, называют экотоном. Тенденция к увеличению разнообразия и плотности живых организмов на границах сообщества называется краевым эф­фектом. Организмы, которые преимущественно обитают, наиболее многочисленны или проводят большую часть времени на гра­ницах сообществ, называют пограничными видами. Отдельные виды или группы видов, принимающие основ­ное участие в регуляции энергетического обмена и оказываю­щие существенное влияние на среду обитания других видов, называют экологическими доминантами. 1.1.4. Популяция Все живые организмы существуют в форме популяции. Каж­дый вид представлен популяцией или ее частью. Популяция - это совокупность особей вида с общими ус­ловиями, необходимыми для поддержания его численности на определенном уровне в течение длительного периода, и с известными свойствами, определяющими единство особей (на­пример, общность ареала и происхождения, свободное скре­щивание, сходство морфологических и других признаков). Популяция имеет определенные признаки: численность (или объем), плотность (среднее число особей на единицу площади), рождаемость, смертность, возрастную (соотношение особей раз­ного возраста), половую и пространственную (колония, семья, стая) структуру, скорость роста, выживаемость и др. В естественных условиях наблюдается регулярная циклич­ность численности популяций в связи с внутривидовой конку­ренцией при высокой плотности, сокращением количества и ухудшением качества пищи, годовыми флуктуациями погодных условий, с изменением генетического состава. Например, у рыси наблюдаются десятилетние колебания численности по­пуляции, а у полевок и питающихся ими хищников — четырех­летние. Популяции бывают нескольких типов: • равновесные, или наиболее устойчивые (многолетние рас­тения, позвоночные животные), находящиеся в состоянии рав­новесия с ресурсами и их плотностью; • оппортунистические (однолетние растения, насекомые), дающие в процессе развития регулярные или случайные всплески роста и численности, чередующиеся со спадами. Структура популяции, колебания ее численности зависят от особенностей популяции, параметров факторов среды оби­тания и других условий. Каждая популяция занимает определенную экологиче­скую нишу, обеспечивающую совокупность всех требований организмов, обитающих в ней, к факторам окружающей сре­ды и месту, где эти требования удовлетворяются. Иными сло­вами, всякие (любые) виды или популяции занимают в приро­де свою экологическую нишу, обусловленную потребностью в территории и пище. СРЕДА ОБИТАНИЯ И ФАКТОРЫ, ЕЕ ФОРМИРУЮЩИЕ Среда обитания организмов В результате процессов развития, формирования и эволю­ции биосферы живые организмы освоили практически все имеющиеся на планете физико-химические среды: водную, водно-воздушную, почвенную, организметшую. Водная среда обитания является по современным пред­ставлениям первичной, материнской средой появления живых организмов на планете. В дальнейшем по мере создания соответствующих условий на суше некоторые живые существа вышли сначала в погра­ничные водно-воздушные пространства, а потом и непосред­ственно на сушу. При этом они претерпели такие анатомиче­ские и физиологические изменения, которые помогли им осво­ить пространства континентов. На суше жизнью охвачено воздушное пространство до верх­ней границы поля жизни, непосредственно поверхность суши, а многочисленные виды живых организмов сделали своим ми­ром собственно почву. В результате развития жизни и приспособления ее к опре­деленным условиям развились такие специфические отноше­ния живых организмов, как паразитизм, когда один организм полностью живет за счет другого. Таким образом, живыми существами были использованы все возможные сферы обитания на планете, причем они выра­ботали как специфические биологические, так и поведенче­ские навыки жизни именно в конкретной среде обитания. Это их природная среда обитания. Антропогенная среда — это природная среда, изменен­ная человеком. Она сформирована определенными фактора­ми, одни из которых по отношению к живым организмам явля­ются вредными, другие - безразличными. Факторы, влияю­щие на организмы, называются экологическими. Экологический фактор — это любой элемент среды, способный оказывать влияние на живые организмы, Экологи­ческие факторы подразделяются на биотические (связанные с живым веществом), абиотические (связанные с мертвым веществом) и антропогенные (связанные с хозяйственной деятельностью человека). Экологические факторы окружающей среды Биотические факторы Согласно В.И. Вернадскому, живым веществом назы­вается совокупность живых организмов, выраженная в весе (массе), химическом составе, количестве энергии и характере пространства. Совокупность всех живых организмов нашей планеты образует живую природу, являющуюся наряду с мертвой природой, одной из составляющих биосферы. Мертвую природу биологи называют косным веществом. Живая природа образована из разного по своему виду и со­ставу живого вещества, которое распределено на поверхности континентов и островов, в пресных и соленых водах и т.д. Живое вещество биосферы представлено огромным коли­чеством чрезвычайно разнообразных организмов, однако все они могут быть систематизированы по способу получения и ис­пользования энергии, что и определяет их роль и место в био­сфере. По этому признаку все живые организмы могут быть либо продуцентами (производителями), либо консумента-ми (потребителями), либо редуцентами (разрушителями). По способу питания живые организмы подразделяются на автотрофные, гетеротрофные и хемотрофные. Автотрофные организмы — это организмы, способные синтезировать все необходимые им органические вещества из неорганических, используя в качестве источника энергии свет или некоторые неорганические соединения. Основные авто-трофы на Земле — это зеленые растения. Они являются и ос­новным источником свободного кислорода в атмосфере, они же создают и наибольшее количество органического вещест­ва, т.е. являются истинными продуцентами. Гетеротрофные организмы — это организмы, которые в качестве источника энергии для жизнедеятельности использу­ют разные органические или неорганические соединения. К ним относятся все высшие животные и человек. По способу производства и накопления энергии и органического вещества они могут быть продуцентами, консументами, редуцентами или детрит офагами, т.е. организмами, питающимися детри­том (мертвым или частично разложившимся органическим веществом). Хемотрофные организмы — это организмы, которые об­разуют органическое вещество за счет химической энергии ря­да неорганических соединений. К этой группе организмов от­носятся бактерии, микроорганизмы и некоторые простейшие. По своей природе это наиболее древние организмы. В естественной среде каждый организм (группа организ­мов) неизбежно подвергается воздействию физико-химиче­ских условий и обитающих рядом и одновременно с ним других организмов (групп организмов). Непосредственное живое окружение организма составляет его биотическую среду. Существование живых организмов возможно только в та­кой среде, где связи с другими живыми организмами обеспечи­вают комфортные условия для роста, развития и воспроизве­дения себе подобных. Основной формой проявления связей с другими живыми организмами служат пищевые взаимоотно­шения, на которых базируется формирование сложных звень­ев и цепей питания. Пищевая цепь состоит из нескольких звеньев, или тро­фических (пищевых) уровней. На рис. 1.2 представлена клас­сическая пищевая цепь. Первый уровень образуют автотроф­ные организмы - продуценты, т.е. зеленые растения и про­стейшие, содержащие хлорофилл; второй — консументы 1-гопорядка, или потребители, т.е. животные организмы, потреб­ляющие растения (или растительноядные), Их называют фи­тофагами. Третий трофический уровень представлен паразитическими и хищными животными организмами, живу­щими за счет растительноядных коысументов. В классической цепи питания может существовать еще один уровень, образо­ванный сверхпаразитами и хищниками 2-го порядка. Следует отметить, что обычно цепи питания не бывают бесконечно длинными, чаще всего они состоят из 3-5 уровней; чем боль­ше участников цепи питания, тем больше она подвержена влиянию внешней среды и тем менее устойчива. Существование и жизнедеятельность продуцентов и коысу­ментов ограничены во времени, жизненные циклы любого ор­ганизма неизбежно заканчиваются его смертью. Смерть явля­ется необходимой диалектической противоположностью жиз­ни на нашей планете. Поэтому конечное звено любой пищевой цепи создают ор­ганизмы-редуценты, которые утилизируют мертвое органи­ческое вещество, обеспечивая собственные рост и развитие. Благодаря деятельности редуцентов происходит возврат мине­ральных элементов (косного вещества) в биогеохимический цикл в биосфере. В табл. 1.3 представлены трофические уровни в экологи­ческих системах. Трофические уровни экосистем в биосфере

Трофиче­ский уро­вень	Организмы
I	Автотрофные ор­ганизмы — проду­центы	Зеленые растения	Животные
	Гетеротрофные организмы — консументы	Консументы I-го по­рядка	Растительнояд­ные животные (фитофаги)
III		Консументы 2-го и пос­ледующих порядков г-плотоядные животные (зоофаги)	Паразиты жи­вотных и хищни­ки
IV-V			Сверхпаразиты животных и хищники
VI		Редуценты, или де­структоры	Бактерии, гри­бы, животные, насекомые, рас­тения и др.

Иначе трофические уровни в экосистеме можно предста­вить в виде так называемой пищевой пирамиды (рис. 1.3).

В сообществе организмов кроме пищевых неизбежно воз­никновение пространственных взаимоотношений, т.е. каждый организм имеет строго ограниченное и свойственное только ему место обитания. Образующиеся пищевые и простран­ственные связи формируют биотические комплексы, в кото­рых разнообразные виды объединяются не в произвольном со­четании, а только при условии строгой приспособленности к совместному обитанию.

Выделяют следующие наиболее существенные формы био­тических взаимоотношений,

Конкуренция - это отрицательное воздействие особей или популяций друг на друга в борьбе за пищу, местообитание и другие необходимые для существования вида условия. На­пример, в случае ограничения пищевых ресурсов два одинако­вых в экологическом отношении вида существовать не могут, иначе начинается неизбежное взаимоуничтожение видов в борьбе за пищу вплоть до полного уничтожения или макси­мального подавления одного из них (закон конкурентного ис­ключения Г. Гаузе). Причем острые конкурентные взаимоот­ношения свойственны всем представителям живой природы от вирусов до человека.

Наиболее отчетливо конкуренция как форма биотической связи проявляется на популяционном уровне. При росте попу-

Рис. 1.3. Пример простой трофической пищевой пирамиды: