Главная / Рефераты / Рефераты по экологии
Реферат: Экология
Notice: Undefined variable: ref_img in /home/area7ru/area7.ru/docs/referat.php on line 323
Введение.
C тех пор, как человек существует на Земле, он непрерывно взаимодействует с окружающей его природой. Взаимодействие это носит как непосредственный характер, так и опосредованный. Основу непосредственного взаимодействия человека с окружающей его природной средой составляет общий для всех организмов биологический обмен веществ в процессе питания, дыхания и отправления различных выделительных функций. Однако наиболее специфическим и значимым для людей как социальных существ является опосредованный способ взаимодействия с природой благодаря применению различных технических приспособлений, начиная с едва отесанного каменного зубила и кончая современным атомным реактором. При таком взаимодействии также происходит обмен веществ между человеком и природой, но темпы его развития и наращивание масштабов существенно отличаются от непосредственного обмена, поскольку нарастание его не ограничивается естественными размерами тел организмов, а обусловлено развитием знаний и соответственным совершенствованием технических приспособлений, применяемых людьми. Таким образом, взаимодействие в этом случае развивается по принципу положительной обратной связи. Чём более совершенствуются техника и технологии, тем большие массы природного вещества приводятся ими в движение, и этот процесс может идти с непрерывным нарастанием, пока не возникнет какое-либо внешнее непреодолимое препятствие.
Оно возникло лишь недавно, и им стали ограниченные естественные возможности биосферы, в которой существуют человек и вся порожденная им техническая инфраструктура. Человек никогда не находился в полной гармонии с природой и не довольствовался только лишь приспособлением к ней. Это всего-навсего религиозный миф о первобытном рае, в котором жили Адам и Ева.
Почему-то миф этот перекочевал даже в научную литературу по экологическим проблемам. Если бы наши предки ограничивали свою деятельность только приспособлением к природе и присвоением ее готовых продуктов, то они никогда не вышли бы из животного состояния, в котором находились изначально.
Только в противостоянии природе, в постоянной борьбе с ней и преобразовании соответственно своим потребностям и целям могло формироваться существо, прошедшее путь от животного к человеку. Человек не был порожден одной лишь природой, как это часто утверждается. Начало человеку могла дать только такая не совсем природная форма деятельности, как труд, главной особенностью которого является изготовление субъектом труда одних предметов (продуктов) с помощью других предметов (орудий).
Именно труд стал основой человеческой эволюции. Наиболее удачно выразил эту мысль американский ученый Б.Франклин, определив человека как животное, производящее орудия труда (tool making animal).
Трудовая деятельность, дав человеку колоссальные преимущества в борьбе за выживание перед остальными животными, в то же время поставила его перед опасностью стать со временем силой, способной разрушить природную среду своей собственной жизни. Так получилось, что эта опасность, возникнув вместе с человеком, достигла своей предельной степени на рубеже 2-го и 3-го тысячелетий новой эры.
Всю предыдущую историю можно рассматривать в экологическом смысле как шедший с ускорением процесс накопления тех изменений в науке, технике и в состоянии окружающей среды, которые в конце концов переросли в современный экологический кризис. Основной признак этого кризиса — резкое качественное изменение биосферы, происшедшее за последние 50 лет. Более того, не так давно появились уже первые признаки перерастания экокризиса в экологическую катастрофу, когда начинаются процессы необратимого разрушения биосферы.
Такими признаками многие специалисты считают зафиксированное в середине 80- х годов разрушение озонового экрана в верхних слоях атмосферы, все более нарастающее обезвоживание материковых территорий планеты, утрату климатической стабильности и многие другие тенденции в изменении природной среды.
Экологическая проблема поставила человечество перед выбором дальнейшего пути развития: быть ли ему по-прежнему ориентированным на безграничный рост производства или этот рост должен быть согласован с реальными возможностями природной среды II человеческого организма, соразмерен не только с ближайшими, но и с отдаленными целями социального развития.
Все эти вопросы требуют глубокого философского осмысления, поскольку возникла пограничная ситуация неординарного порядка.
Во-первых, она касается не отдельных людей или человеческих коллективов, а всего человечества в целом.
Во-вторых, необычны темпы развития событий; они явно опережают возможности их познания не только на обыденном уровне, но даже на уровне научно-теоретического мышления.
В-третьих, проблема не может быть решена простым применением силовых средств, как это зачастую было прежде; во многих случаях решение экологических проблем требует не столько наращивания технической мощи, сколько воздержания от таких видов деятельности, которые, не будучи обязательным условием существования людей, могут быть прекращены или существенно ограничены экологически допустимыми рамками, если они связаны с большим потреблением природных ресурсов. Виды деятельности, обязательные для существования людей, должны быть тщательно продуманы с учетом экологически щадящего режима в отношении как природных ресурсов, так и человеческого здоровья.
Таким образом, настало время критического пересмотра всех направлений человеческой активности и тех областей знания и духовной культуры, которые их обслуживают. Человечество в целом держит экзамен на подлинную разумность перед лицом тех новых требований, которые предъявляет ему биосфера. Этими требованиями являются:
• биосферосовместимость на основе знания и использования законов сохранения биосферы;
• умеренность в потреблении природных ресурсов, преодоление расточительности потребительской структуры общества;
• взаимная терпимость и миролюбие народов планеты в отношениях друг с другом;
• следование общезначимым, экологически продуманным и сознательно поставленным глобальным целям общественного развития.
Все эти требования предполагают движение человечества к единой глобальной целостности на основе совместного формирования и поддержания новой планетной оболочки, которую В.И.Вернадский называл ноосферой.
Научной основой такой деятельности должна стать новая область знания — социальная экология.
Каковы же основные особенности предмета социальной экологии и каково ее соотношение с другими областями знания? Прежде всего, насколько оправдано само название новой сферы научных исследований?
Понятие "социальная экология" не сразу было принято научным сообществом нашей страны по целому ряду причин.
Во-первых, давала о себе знать настороженность против биологизации социальных явлений, о недопустимости которой долгое время предупреждалось якобы с позиций марксистской философии.
Во-вторых, первоначально понятие "социальная экология" было применено несколько в ином смысле в 20-х годах нашего столетия социологами чикагской школы Р. Парком и Э.Бюргессом в целях изучения особенностей воздействия урбанизированной среды на человека и человеческие коллективы. Понятие
"экология" впервые было предложено в 1866 г. немецким натуралистом
Э.Геккелем для характеристики совокупности процессов саморегуляции, которые возникают в сообществах организмов при их взаимодействии друг с другом и с окружающей абиотической средой. Таким образом, сразу делался акцент на системном подходе к изучению биологических явлений и на способности к целесообразной деятельности не только на уровне отдельных организмов, но и довольно сложных надорганизменных объединений — биоценозов вплоть до биосферы в целом как глобальной системы.
Соответственно к основным понятиям экологической науки относятся такие, которые характеризуют системно организованные взаимодействия особей и их совокупностей на основе обмена веществом, энергией и информацией.
Таково прежде всего понятие "экосистема", введенное в научное обращение английским ботаником А.Тенсли (1935 г.) для характеристики устойчивой системной целостности любых организмов со средой их обитания (биотической и абиотической). Это очень удобное понятие, хотя оно и не отличается большой определенностью в отношении своих границ. Экосистемой может быть как любой сколь угодно элементарный фрагмент биосферы, где есть формы жизни во взаимодействии с окружающей их средой, так и биосфера в целом как глобальное явление. Для характеристики системной взаимосвязан ноет и разнообразных видов организмов в рамках определенного единства с целью жизнеподдержания немецким гидробиологом К.Мебиусом (К. Мobius) было предложено в 1877 г. понятие "биоценоз". Несколько позже оно было дополнено термином "биогеоценоз" по предложению советского ботаника и ландшафтоведа
В.Н.Сукачева (1940 г.). Тем самым подчеркивалась важная роль абиотической среды в сложившемся сообществе организмов.
В социальной экологии используется принятый в общей экологии понятийный материал и учитываются основные закономерности взаимодействия сообществ организмов с окружающей их средой, поскольку человек и общество в целом являются, хотя и своеобразным, но тоже организмом и, следовательно, для них остаются в силе наиболее фундаментальные законы поддержания жизни, изучаемые общей экологией. Конечно, люди в процессе своей деятельности должны реализовать требования этих законов специфическим образом, поскольку главную роль в обеспечении ими обменных процессов с окружающей средой играют различные технические приспособления, но соблюдение людьми законов сохранения и поддержания жизни столь же обязательно, как и любым даже самым малым организмом на планете. До недавнего времени развитие общества происходило при полном неведении о таких законах как обязательных для него, и это было возможно только потому, что воздействие людей на биосферу было не столь значительно, чтобы сказываться на ее состоянии в целом. Локальные разрушения довольно больших участков биосферы происходили давно. Достаточно сказать, что около половины современных пустынь на планете вызваны разрушительной для природы деятельностью человека. Не случайно почти все антропогенные пустыни находятся в тех местах планеты, где существовали самые древние цивилизации. Полагают, что и почти одновременное исчезновение сухопутных гигантов животного мира суши около 10 тыс. лет назад скорее всего связано с неумеренной охотничьей деятельностью древних людей, а также с широко применявшейся практикой выжигания лесов с целью освобождения земли для сельскохозяйственной деятельности. Однако при всех этих опустошениях биосфера в целом не утрачивала способности к саморегуляции и поддержанию своего пригодного для жизни состояния. Даже тысячу лет назад все население планеты составляло около 200 млн человек.
Положение резко изменилось со времени перехода людей от использования древесного топлива для получения энергии к использованию минерального топлива, т.е. со времени такого события в истории общества, которое получило название промышленной революции XVII—XVIII вв. Этим феноменом были вызваны сразу два следствия, существенно повлиявшие на состояние биосферы:
• на смену ручному пришло машинное производство, началось стремительное развитие предприятий, ускорился рост городов и возникли новые общественные классы с иным образом жизни и иным отношением к природе;
• энергетика, основанная на минеральном топливе, вызвала заметный дисбаланс в химическом и тепловом состоянии биосферы, поскольку в считанные десятилетия оказались высвобождены и выброшены в окружающую среду огромные массы вещества и энергии, накопленные в биосфере на протяжении многих сотен миллионов лет.
Дело, начатое промышленной революцией, было еще более масштабно продолжено в середине XX в. научно-технической революцией, когда вслед за машинной энергетикой возникла машинная информатика. Развитие общества с этого времени пошло вперед такими темпами, что это сразу сказалось самым ощутимым образом на состоянии биосферы, которая обнаружила конечный характер практически всех своих жизненно важных параметров и прежде всего запасов пресной воды, воздуха, почвы и биоресурсов. Население планеты возросло многократно и достигло почти 6 млрд. человек. Стало ясно, что время стихийного использования биосферы человеком исчерпало себя.
Современное поколение должно совершить переход к законоупорядочетому и нормативно организованному использованию биосферы. Какими должны быть эти законы и нормативы? Как их познать и грамотно использовать? Всему этому и должна научить людей социальная экология, предмет которой составляют законы соответствия (совместимости) общества и природы.
Будучи частью биосферы, люди, конечно, в первую очередь должны позаботиться о том, чтобы вписаться своей деятельностью в сложившиеся в ее структуре круговороты обмена веществом, энергией и информацией и стать необходимым звеном передачи этих процессов между компонентами биосферы.
Разумеется, биосфера не существует в отрыве от Космоса и внутришанетных процессов. Поэтому одновременно со стратегией биосфероподобия возникает задача обеспечения в целом сре-досовместимости общества как с окружающим
Космосом, так и с геологопланетарными процессами. В плане научного осмысления проблематики необходимо привлечение системного подхода, который в свое время дал неплохие результаты в общей экологии.
Социальные науки должны научиться оперировать такими понятиями, которые комплексно включают в себя социальные и природные феномены в их системном единстве. При таком подходе многие явления, изучаемые общественными науками, предстают в совершенно ином свете.
Центральным понятием в социальной экологии является "система общество—природа", или "социоэкосистема". Это понятие предполагает перенесение на общество законов соотношения части и целого. Разумеется, что целым по отношению к обществу будет биосфера и, следовательно, общество должно обрести функциональную значимость в отношении к той системе, частью которой оно является, т.е. к биосфере. Подчиниться законам биосферы означает для людей в то же время задачу такой организации своей деятельности, чтобы общество стало необходимой для биосферы частью.
Именно эта идея вошла как основная в концепцию устойчивого развития, принятую на международном форуме "Окружающая среда и развитие" ("Рио-92") как общеобязательную для всех стран и народов планеты.
От одностороннего пользования ресурсами среды люди должны перейти к стратегии одновременного ее поддержания и сохранения, выдвинув эти задачи как приоритетные в своей деятельности.
В соответствии с этими задачами важное место в современной социальной теории начинают играть такие понятия, как экоразвитие, экотехнологаи и экотехника, экологическая культура, экологическое сознание, экообразование и эковоспитание и т.д. Поскольку в рамках социоэкосистемы идет формирование социоприродного единства во взаимодействии общества и природы, то большое значение в обеспечении стратегии социального развития приобретает экологически обоснованное управление социальными процессами и их прогнозирование.
Значительную часть человеческой деятельности составляют экономические проблемы, и поэтому особое значение приобретает экологизация экономической жизни общества. В связи с этим в учебнике значительное внимание уделяется вопросам экологической ориентации экономической деятельности.
Экономика играет исключительно большую роль в жизни общества и должна непрерывно функционировать и совершенствоваться. В то же время постановка эксперимента в экономике трудно осуществима, а большей частью вообще невозможна ввиду тяжелых последствий для людей. Поэтому так важно применение методов моделирования и ориентированных графов в теоретическом воспроизведении экономических процессов. Благодаря этим приемам становится возможным модельное имитирование экономической реальности и опережающая оценка намечаемых новаций в хозяйственной жизни.
Еще в большей мере сказанное об экономических явлениях относится к природной сфере. Здесь эксперимент большей частью просто недопустим на сколько-нибудь больших природных массивах в силу опасности непоправимых последствий, пагубных для самих людей. Необходима постановка модельного эксперимента с помощью метода системных динамик, позволяющего имитировать математическими средствами возможные вариации натуральных процессов предварительно на дисплее компьютера и оценивать степень риска от намечаемых преобразований природных комплексов.
Экология изучает биологическую реальность на надорганиз-менном уровне и, как правило, имеет дело с массовидными явлениями, что позволяет успешно применять математические методы для расчета потоков вещества и энергии в рамках биоценозов, а также определять количественный состав популяций.
Основательное вторжение математических методов в биологию началось, пожалуй, со времени возникновения в ее структуре экологии.
Еще в большей степени эта особенность экологического знания проявляется в социальной экологии. По сути дела начало этой науки в современном смысле было положено публикациями первых докладов Римскому клубу в 1972 и 1974 гг., в которых были успешно применены к изучению тенденций развития социоприродных глобальных процессов имитационные математические методы, разработанные незадолго до этого профессором Массачусетского технологического института Джеем Форе-стером. В его книге "Мировая динамика" дана первая попытка прогноза многокомпонентных глобальных процессов с помощью системно-динамических имитационных моделей.
Тем самым впервые в социальном прогнозе были учтены составляющие, которые можно назвать экологическими: конечный характер минеральных ресурсов, а также ограниченные возможности природных комплексов поглощать и нейтрализовать отходы человеческой производственной деятельности.
Если прежние прогнозы, учитывавшие лишь традиционные тенденции (рост производства, рост потребления и рост населения), имели оптимистический характер, то учет экологических параметров сразу перевел глобальный прогноз в пессимистический вариант, показав неизбежность нисходящей линии развития общества к концу первой трети XXI столетия в связи с возможностью исчерпания минеральных ресурсов и чрезмерным загрязнением природной среды.
Последующие работы, выполненные по заказу Римского клуба под руководством
Д.Медоуза ("Пределы роста", 1972 г.), а также М.Месаровича и Э.Пестеля
("Человечество у поворотного пункта", 1974 г.) в основном подтвердили справедливость прогнозов, составленных Дж.Форестером.
Так впервые в науке была поставлена проблема возможного конца цивилизации не в отдаленном будущем, о чем неоднократно предупреждали различные пророки, а в течение весьма конкретного отрезка времени и по вполне конкретным и даже прозаическим причинам. Возникла потребность в такой области знания, которая бы обстоятельно исследовала обнаруженную проблему и выяснила путь предотвращения грядущей катастрофы.
Этой областью знания стала социальная экология, задача которой состоит в изучении человеческого общества в аспекте его совместимости с особенностями природной среды. Поскольку направления человеческой деятельности чрезвычайно многообразны, то социальная экология вскоре после своего возникновения стала подразделяться на множество аспектов или прикладных вариантов социально-экологического знания.
Социальная экология
Теперь, помимо общетеоретического раздела знания, которым занимается социальная экология, существуют ее прикладные области: экология человека, изучающая в основном медицинские аспекты, инженерная экология, изучающая технические аспекты отношения людей к окружающей среде. Возникли такие виды социально-экологического знания как урбоэкология, экология промышленной деятельности, экология сельского хозяйства, экология транспорта, геоэкология, химическая экология, экология культуры, проблемы экологического образования и экологического воспитания, рекреационная экология и т.д.
Рис.1. Классификация видов социально-экологического знания.
По-видимому, и дальше экологическое знание будет множиться соответственно многообразию видов человеческой деятельности, вся совокупность которой должна быть охвачена экологизацией, поскольку и сам человеке его сознанием, мировоззрением, культурой и привычками должен претерпеть столь радикальные изменения, что речь может идти о формировании нового человека, который в отличие от нынешнего, относящегося к виду homo sapiens, может быть причислен к виду homo ecologus.
Человек, который до сих пор заселяет Землю, при всей его разумности тем не менее не обладает главным свойством, обязательным для любого живого организма, — свойством экологического самообеспечения. Без этого свойства человек не имеет будущего, а обретя это свойство, он настолько изменится по своим взглядам, системе ценностей, по своему отношению к природе и к себе подобным, что это уже будет другое существо, лишь внешне напоминающее прежнее. Вот почему для этого нового существа потребуется новое название.
В целом в современном мире совершается грандиозный переход от эпохи доэкологической к эпохе экологической. Этот переход должен произойти обязательно, так как в зависимости от него находится судьба рода человеческого. От того, сумеет человек стать экологическим существом или не сумеет, зависит быть ему на Земле или не быть.
Можно сказать, что идет своего рода экзамен на подлинную разумность человека. На ту разумность, к которой очень высокие требования предъявлял в свое время И.Кант, полагавший, что только в единстве с нравственным долгом рассудочная способность человека обретает черты разумности и мудрости.
Пришло время воссоединения логики мышления и нравственности чувств как условия самосохранения человека путем сохранения среды жизни. Само собой такое преобразование человека не произойдет. Для этого требуется новая система образования и воспитания человека экологической эпохи. Приобщение к социально-экологическим знаниям — обязательное условие новой системы образования, так как нужно прежде всего знать, что делать человеку и как вести себя в новых условиях. Но и этого недостаточно, так как преобразованием должна быть охвачена вся эмоциональная сфера человека вплоть до формирования у него высокого чувства ответственности перед природой и теми последующими поколениями, которые придут ему на смену и которым он должен оставить Землю в пригодном для жизни состоянии.
Современное поколение людей несет особую ответственность в обеспечении перехода к новому состоянию общества, поскольку только оно еще располагает временем для выполнения подобной задачи. Возникшая историческая ситуация действительно напоминает экзамен. Только в роли экзаменатора выступает прежде всего биосфера. Она делает отбор тех вариантов и решений, которые подбирает человек. Поэтому нужно очень хорошо знать, что собою представляет биосфера по своей структуре и функционированию, каковы основные законы ее эволюции.
Понятие о популяции.
В природе каждый существующий вид представляет сложный комплекс или даже систему внутривидовых групп, которые охватывают в своем составе особей со специфическими чертами строения, физиологии и поведения. Таким внутривидовым объединением особей и является популяция. Термин «популяция» был впервые введен в 1903 году датским ученым Иогансеном для обозначения
«естественной смеси особей одного и того же вида, неоднородной в генетическом отношении». В дальнейшем этот термин приобрел экологическое значение и им стали обозначать население вида, занимающего определенную территорию. По определению С. С. Шварца (1980), популяция — это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.
Термин «популяция» в настоящее время используют в узком смысле слова, когда говорят о конкретной внутривидовой группировке, населяющей определенный биогеоценоз, и широком, общем смысле, для обозначения обособленных групп вида независимо от того, какую территорию она занимает и какую генетическую информацию несет.
Популяция является генетической единицей вида, изменения которой осуществляет эволюция вида. Как группа совместно обитающих особей одного вида, популяция выступает первой надорганизменной биологической макросистемой. У популяции приспособительные возможности значительно выше, чем у слагающих ее индивидов. Популяция, как биологическая единица, обладает определенной структурой и функцией. Структура популяции характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пространстве. Функции популяции аналогичны функциям других биологических систем. Им свойственен рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т. е. популяции обладают конкретными генетическими и экологическими характеристиками. (таб..1)
Популяции Морфологические особенности Экологические особенности
Камчатская Особенно крупные зверьки, Леса каменной березы,
пышный, длинный шерстяной кедровый стланик.
покров.
Амурская Средний и мелкий размер, Смешанные хвойные леса.
низкий волосяной покров.
Енисейская Размер крупный и средний, Горные хвойные, кедровые,
грубый шерстяной покров сосновые леса.
красноватого цвета.
Морфологические и экологические особенности в популяции (таб..1)
Рождаемость и смертность.
Динамика численности и плотности популяций находится в тесной зависимости от рождаемости или плодовитости и смертности.
Рождаемость — это способность популяции к увеличению численности.
Характеризует частоту появления новых особей в популяции. Различают рождаемость абсолютную и удельную. Абсолютная (общая) рождаемость — число новых особей (?Nn), появившихся за единицу времени (?t). Удельная рождаемость выражается в числе новых особей на особь в единицу времени:
b = ?Nn
?tN
Так, для популяций человека как показатель удельной рождаемости используют число детей, родившихся в год на 1000 человек. В живых организмах заложена огромная возможность к размножению и подтверждается правилом максимальной рождаемости (воспроизводства): в популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы, и размножение ограничено лишь физиологическими особенностями вида. Например, один одуванчик менее чем за
10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут. Другой пример. Бактерии делятся каждые 20 минут. При таком темпе одна клетка за 36 часов может дать потомство, которое покроет сплошным слоем всю нашу планету. Обычно же существует экологическая или реализуемая рождаемость, возникающая в обычных или специфических условиях среды.
Средняя величина плодовитости выработана исторически как приспособление, которое обеспечивает пополнение убыли популяций. Естественно, что у менее приспособленных видов к неблагоприятным условиям высокая смертность в молодом (личиночном) возрасте компенсируется значительной плодовитостью.
Среди насекомых самая высокая плодовитость у растительноядных форм, а низкая — у хищников и паразитов, В благоприятных условиях плодовитость, как правило, низкая. Характер плодовитости зависит и от скорости полового созревания, числа генераций в течение сезона, от состояния в популяции самок и самцов. Если вид размножается с большой скоростью и чутко реагирует на изменения условий среды, то численность популяций его быстро и существенно изменяется. Это относится к многим насекомым и мышевидным грызунам, Таким образом, максимальная рождаемость или плодовитость является константой, определяемой расчетным путем, например, умножением среднего числа гнезд, которое способна построить самка птицы за год, на такое же число яиц, которые она может отложить в наиболее благоприятную часть сезона года. Максимальная рождаемость — тот предел, который характерен для скоростей увеличения числа особей в популяции. Правило максимальной рождаемости (воспроизводства) есть частный случай закона максимума биогенной энергии (энтропии) В. И. Вернадского — Э. С. Бауэра.
Численность и плотность популяции зависит и от ее смертности.
Смертность популяции — это количество особей, погибших за определенный период. Абсолютная (общая) смертность — это число особей, погибших в единицу времени (?Nm).Удельная смертность (d) выражается отношением абсолютной смертности к численности популяции:
d = ?Nm
?tN
Абсолютная и удельная смертность характеризуют скорость убывания численности популяции вследствие гибели особей от хищников, болезней, старости и т. д.
Различают три типа смертности. Первый тип смертности характеризуется одинаковой смертностью во всех возрастах. Выражается экспоненциальной кривой (убывающей геометрической прогрессии). Данный тип смертности встречается редко и только у популяций, которые постоянно находятся в оптимальных условиях.
Второй тип смертности характеризуется повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития и свойствен большинству растений и животных. Максимальная гибель животных происходит в личиночной фазе или в молодом возрасте, у многих растений — в стадии произрастания семян и всходов. У насекомых до взрослых особей доживает 0,3 — 0,5% от отложенных яиц, у многих рыб — 1 —
2% от количества выметанной икры.
Третий тип смертности отличается повышенной гибелью взрослых, в первую очередь старых особей. Отличается он у насекомых, личинки которых обитают в почве, воде, древесине, а так же в других местах с благоприятными условиями, В экологии широкое распространение получило графическое построение «кривых выживания» (рис. 2). Откладывая по оси абсцисс продолжительность жизни в процентах от общей продолжительности жизни, можно сравнивать кривые выживания организмов, продолжительность жизни которых имеет значительные различия. На основании таких кривых можно определить периоды, в течение которых тот или иной вид особенно уязвим. Поскольку смертность подвержена более резким колебаниям и больше зависит от факторов окружающей среды, чем рождаемость, она играет главную роль в регулировании численности популяции.
Различные типы кривых выживания. (рис.2)
Возрастная структура популяции.
Рождаемость и смертность, динамика численности напрямую связаны с возрастной структурой популяции. Популяция состоит из разных по возрасту и полу особей. Для каждого вида, а иногда и для каждой популяции внутри вида, характерны свои соотношения возрастных групп. На эти соотношения влияют общая продолжительность жизни, время достижения половой зрелости, интенсивность размножения — особенности, вырабатываемые в процессе эволюции, как приспособления к определенным условиям. По отношению к популяции обычно выделяют три экологических возраста: предрепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный.
Большой жизненный цикл растений включает все этапы развития особи — от возникновения зародыша до ее смерти или до полного отмирания всех поколений ее вегетативно возникшего потомства. В жизненном цикле растений выделяют периоды и возрастные состояния (табл. 2, рис.3).
К периоду первичного покоя относятся покоящиеся семена; к предгенеративному — проростки (всходы), ювенильный, имматурные, виргинальные; к генеративному — молодые генеративные, средневозрастные генеративные, старые генеративные; к постгенеративному — субсенильные
(старые вегетативные), сенильные.
Периоды и возрастные состояния в жизненном цикле растений (по Н.М.
Черновой, А.М. Быловой, 1988). (таб.2)
Принятое
Периоды Возрастные состояния особей обозначение
1. Первичного Покоящиеся семена
покоя
(латентный)
Проростки (всход) p
2. Ювенильные j
ПредгенеративныйИмматурные im
(виргинальный) Виргинальные (молодые вегетативные, v
взрослые вегетативные)
Молодые генеративные g1
3. Генеративный Средневозрастные генеративные g2
Старые генеративные g3
Субсенильные (старые сегетативные) ss
4. Сенильные s
Постгенеративный
(старческий,
сенильный)
Рис.3 Возрастные группы овсяницы луговой:
1- проросток; 2,3,4 – молодые растения; 5,6,7 – взрослые растения; 8,9 – старые растения.
Проростки имеют смешанное питание, как за счет запасных веществ, так и собственной ассимиляции. Для них характерно наличие зародышевых структур: семядолей, зародышевого корня, побега. Ювенильные растения переходят к самостоятельному питанию. У них, например, бобовых, уже отсутствуют семядоли. но организация еще проста: листья иной формы и размера, чем у взрослых растений. Имматурные имеют признаки и свойства, переходные от ювенильных растений к взрослым, происходит смена типов нарастания, начало ветвления и т. д. У виргинильных (взрослых вегетативных) растений появляются черты типичной для вида жизненной формы в структуре подземных органов. Листья взрослые, генеративные органы отсутствуют. Молодые генеративные растения развивают генеративные органы, происходит окончательное формообразование взрослых структур. Средневозрастные генеративные растения отличаются максимальным ежегодным приростом и семенной продуктивностью. Старые генеративные растения характеризуются резким снижением генеративной функции, ослаблением процессов корне- и побегообразования. Процессы отмирания преобладают над процессами новообразования. Субсенильные (старые вегетативные) растения отличаются прекращением плодоношения. У них возможно упрощение жизненной формы, появление листьев имматурного типа. Сенильные растения крайне дряхлы, при возобновлении реализуются немногие почки, вторично появляются некоторые ювенильные черты: форма листьев, характер побегов.
У растений-монокарпиков, включая однолетние, а иногда и у поликарпиков отсутствует постгенеративный период. Распределение особей ценопопуляции по возрастным состояниям называется ее возрастным спектром. Счетной единицей могут являться отдельные особи, парциальные кусты (длиннокорневые растения) или одиночные побеги (некоторые длиннокорневищные и корнеотпрысковые растения).
Ценопопуляцию, в возрастном спектре которой в момент наблюдения представлены только семена и молодые особи, называют инвазионной. Обычно это молодая ценопопуляция, только что внедрившаяся в фитоценоз. Поддержание ее обеспечивается заносом зачатков извне. Ценопопуляция называется нормальной, если она представлена всеми или практически всеми возрастными группами. Она способна к самоподдержанию вегетативным или семенным путями.
Нормальной полночленной называют популяцию, которая состоит из особей всех возрастных групп. Если особи каких-либо возрастных состояний, отсутствуют, например, проростки или сенильные, то такая ценопопуляция называется нормальной непол-ночленной. Нормальные неполночленные ценопопуляции имеют монокарпики. Ценопопуляцию, не содержащую молодых особей, а представленную сенильными и субсенильными или даже цветущими особями, но не образующими семян, называют регрессивной. Регрессивная ценопопуляция не способна к самоподдержанию и зависит от заноса зачатков извне.
Возрастная структура ценопопуляции в значительной степени определяется биологическими особенностями вида: периодичностью плодоношения, числом продуцируемых семян и вегетативных зачатков, способностью вегетативных зачатков к омоложению, скоростью перехода особей из одного возрастного состояния в другое, длительностью возрастного состояния, способностью образовывать клоны и др.
У многих животных, так же, как и у растений, более длительным является предрепродуктивный период. Так, у поденок (Ephemeridae)) он продолжается несколько лет из-за длительного развития личинок. Репродуктивный же их возраст не превышает нескольких дней — время размножения взрослых особей.
Пострепродуктивный период здесь практически отсутствует. Популяции быстро восстанавливают свою численность, если особи имеют короткий предрепродуктивный период.
В сокращающихся популяциях преобладают старые особи, которые уже не способны интенсивно размножаться. Данная возрастная структура свидетельствует о неблагоприятных условиях. В быстро растущих популяциях преобладают интенсивно размножающиеся молодые особи. В стабильных популяциях это соотношение, как правило, составляет 1:1. При благоприятных условиях в популяции имеются все возрастные группы и поддерживается сравнительно стабильный уровень численности. На возрастной состав популяции, помимо общей продолжительности жизни, влияют длительность периода размножения, число генераций в сезон, плодовитость и смертность разных возрастных групп. Так, у полевок (Clethrionomys) взрослые особи могут давать потомство три раза в год и более, а молодые особи способны размножаться через 2—3 месяца (рис. 4).
Популяция лосей в любое время года состоит из 10—11 возрастных групп, однако размножаться особи начинают только с 5-й возрастной группы.
Еще более сложная картина наблюдается в популяциях растений. К примеру, дубы (Quercus) дают семенную продукцию в течение столетий. И как результат, популяции у них формируются из огромного количества возрастных групп.
Таким образом, следствием правила максимальной рождаемости (плодовитости, воспроизводства) популяции служит правило стабильности ее возрастной структуры: любая естественная популяция стремится к стабильной возрастной структуре, четкому количественному распределению особей по возрастам. Это правило сформулировано А. Лоткой в 1925 году. Правило А. Лотки приложимо лишь к высшим организмам с возрастной структурой популяций и не имеет свойств универсальности, хотя в более широком биосистемном смысле оно универсально. Правило стабильности возрастной структуры популяций для многих организмов следует дополнить правилом стабильности соотношения полов, если дифференциация по полу вообще существует, что бывает не всегда.
В совокупности эти два правила составляют правило стабильности половозрастной структуры популяции.
Для описания возрастной структуры в популяции выделяют возрастные группы, состоящие из организмов одного возраста, и оценивают численность каждой из этих групп. Результаты представляют в виде диаграмм или пирамиды (рис. 5).
Если в популяции размножение происходит постоянно, то по возрастной структуре устанавливают, сокращается или увеличивается численность. Если основание пирамиды широкое это означает, что рождаемость превышает смертность и численность растет (в данном случае населения бывшего СССР,
1970 г. и Кении, 1969). Если же особей младших возрастных групп меньше, чем более старых, то численность будет сокращаться (рис. 5).
Условия существования особей разного возраста в популяции часто резко различны. Различна и их смертность, например, личинки многих беспозвоночных и рыб подвержены более высокой смертности, чем взрослые особи.
Май Июнь
Июль Август Сентябрь
Рис. 4 Возрастная структура популяции полевки-экономки на Крайнем
Севере (по С.С. Шварцу, 1980
Рост популяций и кривые роста
Если рождаемость в популяции превышает смертность, то популяция, как правило, будет расти. Рассмотрим это на примере одиночной бактериальной клетки, помещенной в питательную среду и находящейся в условиях, оптимальных для роста. Клетки и все ее потомки делятся каждые 20 минут.
Можно отметить четыре фазы роста бактерий.
Рис. 5. Типичная кривая роста бактерий
Лаг-фаза — бактерии адаптируются к новой среде обитания, и поэтому максимальная скорость роста не достигается. В этот период у бактерий могут, например, синтезироваться новые ферменты, необходимые для усвоения тех питательных веществ, которые содержатся в новой среде.
Логарифмическая фаза — это такая фаза, когда бактерии растут с максимальной скоростью. Число клеток увеличивается почти экспоненциально, а кривая роста идет прямолинейно. Затем рост колоний начинает замедляться, и культура входит в стационарную фазу, а затем и в фазу замедления роста. Кривая роста приобретает сигмоидную (S-образную) форму. Такой тип роста называют зависимым от плотности популяции, которая влияет на истощение пищевых ресурсов и накопление токсических продуктов, а потому нарост. С увеличением плотности скорость роста популяции постепенно снижается до нуля, кривая выходит на плато. При нулевом росте популяция стабильна, т. е. размеры ее не меняются. Отдельные организмы при этом могут расти и размножаться.
Нулевая скорость роста означает лишь то, что скорость размножения, если оно происходит, уравновешена смертностью. Такая сигмоидная кривая роста получена для ряда одноклеточных и многоклеточных организмов, например, для клеток водорослей в культуральной жидкости, для фитопланктона озер и океанов весной, для насекомых (мучные хрущаки, а также клещи, интродуцированные в новое местообитание с обильными запасами пищи, где нет хищников). Когда экспоненциальный рост продолжается вплоть до внезапного падения плотности популяции в результате исчерпания ресурсов среды, получается кривая другого типа, называемой «J-образной», или кривой «бум и крах». Такой рост не зависит от плотности, так как его регуляция связана с плотностью популяции до самого момента катастрофы. Крах может происходить по тем же причинам, например, из-за истощения пищевых ресурсов, которое в случае сигмоидной кривой роста заблаговременно оказывало регулирующее влияние на рост. Миграция, или расселение, так же как и внезапное снижение скорости размножения, может способствовать уменьшению численности популяции. Расселение может быть связано с определенной стадией жизненного цикла, например, с образованием семян. Примеры того и другого типа показаны на рис. 6. Для обоих типов характерна экспоненциальная фаза в начале роста.
Рассматривая вопрос об оптимальных размерах популяции в данной среде, следует учитывать поддерживающую емкость или кормовую продуктивность среды.
Чем выше поддерживающая емкость, тем больше максимальный размер популяции, который может существовать неопределенно долгое время в данном местообитании. Дальнейшему росту популяции будут препятствовать один или несколько лимитирующих факторов. Это зависит от доступности ресурсов для данного вида. В случае J-образной кривой роста (рис. 6) популяция внезапно выходит за пределы поддерживающей емкости среды. Эту величину обозначают символом К, который можно использовать также для обозначения максимальных размеров стабильной популяции в данных условиях. Рост, соответствующий сигмоидной и .J-образной кривой, можно описать алгебраически с помощью простых дифференциальных уравнений. Оба уравнения относятся к популяциям, в которых поколения полностью перекрываются, так что популяция изменяется непрерывно. Это и позволяет использовать дифференциальные уравнения
(таб.3).
Сигмоидная и J-образная кривые — это две модели роста популяции. Здесь предполагается, что все организмы сходны между собой, имеют равную способность к размножению и равную вероятность погибнуть. Отсюда скорость роста популяции в экспоненциальной фазе зависит только от ее численности и не ограничена условиями среды, которые остаются постоянными.
Математические формулы логарифмического или экспоненциального роста были приведены в 20-х годах XX столетия А. Лоткой. В настоящее время уравнения, описывающие экспоненциальный рост, в экологии используются прежде всего для определения потенциальных возможностей к росту популяции.
Поддерживающая емкость среды
. Поддерживающая. емкость среды
Резкое снижение численности
30
Возраст, дни
60
Рис. 6. Два типа кривых роста популяции (по Н. Грину и др., 1993)
А — сигмоидная (S-образная) кривая роста дрожжей в культуре; Б — J- образная кривая роста дафний в культуре
Ограничения техногенного типа экономического развития.
Рассмотрим необходимость смены техногенного типа развития экономики России на устойчивый тип. Почему этот вопрос жизненно важен для нашего общества? Можно ли при техногенном развитии оздоровить экономику, перейти к рынку, повысить благосостояние? Сейчас часто встречается позиция, согласно которой сначала нужно решить текущие экономические проблемы, а затем после улучшения экономической ситуации заниматься природой. Возможна ли такая последовательность: сначала экономика, а потом природа?
Для ответа на эти вопросы рассмотрим более подробно основные черты техногенного типа экономического развития сложившегося у нас в стране.
Можно выделить по край мере три ограничения ("тупика") техногенного типа развития: экологическое, экономическое (инвестиционное) и социальное.
• экологические ограничения все более лимитируют экстенсивный экономический рост. Деградация природного фундамента экономики может произойти в самое ближайшее время, если не принять срочных мер. Например, по оценкам специалистов в ближайшие два десятилетия во многих сельскохозяйственных регионах можно ожидать экологический кризис, вызываемый деградацией земельных ресурсов.
Уже сейчас очевидны кризисные последствия промышленного и аграрного развития для водных ресурсов в реках Волге, Дон, озере Байкал, Азовском и
Каспийском морях и др. Они сверх допустимых норм загрязнены органикой, тяжелыми металлами, фенолом, нефтепродуктами и другими веществами, и в самой ближайшей перспективе можно ожидать усугубления этого. Острой проблемой становится широко распространенное, особенно в Европейской части
России, загрязнение подземных вод. Это приводит к обострению дефицита питьевой воды и сопровождается кризисом в обеспечении водой населения урбанизированных регионов.
Растет число отходов, в том числе токсичных. Их захоронение и утилизация поставлены крайне неудовлетворительно.
Многие виды природных ресурсов близки к исчерпанию. Крупных промышленных запасов нефти в России осталось примерно на 20—30 лет.
Практически исчерпаны лесные ресурсы европейской части страны. Подобные ситуации сложились и в использовании других видов природных ресурсов.
В ближайшие годы резко возрастет опасность возникновения крупных техногенных аварий и экологических катастроф, что связано с колоссальным износом промышленного, транспортного и очистного оборудования. На многих предприятиях этот износ достигает 80—90%. О возможных огромных экономических потерях по этим причинам свидетельствуют масштабные аварии нефтепроводов в Коми (1994 г.) и Башкирии (1995 г.).
• Вторым ограничением техногенного типа экономического развития является экономическое, или, в более узком смысле, инвестиционное. Для поддержания техногенного, природоемкого развития с каждым годом необходимо выделять все больше средств в природоэксплуатирующие народнохозяйственные комплексы и отрасли. Деградация и истощение природных ресурсов требуют огромных капитальных вложений для разработки новых ресурсов или усиления эксплуатации уже имеющихся. Только на два крупнейших в экономике природоэксплуатирующих комплекса — топливно-энергетический и агропромышленный — выделяется значительная часть всех инвестиций в экономику.
Однако эффективность этих затрат непрерывно падает. Увеличивается диспропорция между выходом продукции и затрачиваемыми для этого средствами.
Это особенно хорошо видно на примере развития крупнейшего агропромышленного комплекса в бывшем СССР. С 20-х годов парк тракторов в бывшем СССР увеличился к 1990 г. в 100 раз, количество зерновых комбайнов — с 2 шт. в
1928 г. до 700 тыс. шт., парк грузовых автомобилей — примерно в 2500 раз, поставки минеральных удобрений — в 350 раз и т.д.
Однако такое колоссальное наращивание производственного потенциала дало минимальный эффект: "гора родила мышь". Особенно показательно сопоставление роста в среднем за 80-е годы выхода зерна с единицы площади (в 2 раза) и объема годовых капитальных вложений в сельское хозяйство (более чем в 4000 раз) по сравнению с их среднегодовым уровнем в 20-е годы. Площадь посевов зерновых культур возросла за это время менее чем в 2 раза. Таким образом, для получения единицы зерна к началу 90-х годов требовалось в 1100 раз больше капитальных вложений по сравнению с 20-ми годами.
Приведенные цифры наглядно показывают, что если сейчас понадобится увеличить урожай с аналогичными затратами материально-технических средств, энергии, то для этого в экономике просто не хватит ресурсов.
Аналогичные тенденции сложились при добыче топливно-энергетических ресурсов, заготовке древесины и т.д.
Очевидно, что при таком типе экономического развития требуется все больше средств даже для поддержания на прежнем уровне объемов эксплуатации и добычи природных ресурсов и получаемой на их основе готовой продукции.
Необходимы иные, ресурсосберегающие пути формирования эффективного народнохозяйственного комплекса, основанные на учете экологических факторов.
• Социальные ограничения. Сформировавшийся техногенный, природоемкий тип экономического развития является в перспективе тупиковым не только в связи с экологическими и экономическими ограничениями, но и в силу чисто социальных причин. Среди них на первом месте — ухудшение в глобальных масштабах здоровья населения. Одного этого уже достаточно для пересмотра концепции социально-экономического развития страны.
Во многих регионах наблюдается ухудшение качества сельскохозяйственной продукции, увеличение содержания в ней различных вредных веществ, тяжелых металлов и пр. Аналогичные процессы происходят с питьевой водой. Сейчас только 50% питьевой воды в городах соответствуют санитарным нормативам,
Обостряются экологические условия проживания, особенно в крупных индустриальных городах, где многократное превышение нормативов загрязнения, воздушного бассейна стало обычным. Тяжелая обстановка складывается в промышленных центрах и городах, где сосредоточены промышленность и автомобильный транспорт. Только 15% городского населения России живет в нормальной экологической среде. В 84 крупных городах страны с общей численностью населения около 50 млн. человек загрязнение во...
ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)!
Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь на сайте:
|
|
|
Добавлено: 2012.01.20
Просмотров: 1499
|
Notice: Undefined offset: 1 in /home/area7ru/area7.ru/docs/linkmanager/links.php on line 21
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательная! |
