Устойчивость – способность экосистемы к поддержанию существующего состояния динамического равновесия между её компонентами.

Устойчивость экосистем основана на явлении гомеостаза. В экосистеме гомеостаз означает сохранение относительного динамического постоянства состава и числа особей в биоценозах. Применительно к организму гомеостаз означает поддержание постоянства и свойств внутренней среды и основных физиологических функций. Примерами могут быть поддержание постоянного состава крови, рН, осмотического давления, температуры и т.д. Гомеостаз основан на существовании информационных и управляющих функций. Управление в экосистеме основано на механизмах обратной связи. Это делает экосистемы сходными с кибернетическими системами.

Степень устойчивости экосистем весьма различна и зависит от многих факторов: характера и интенсивности воздействия, эффективности информационных и регулирующих систем и т.д.

Экосистемы могут быть классифицированы по разным признакам, например по преобладающему типу растительности (тундра, хвойные леса, степь и т.д.), по физическим свойствам среды (пресноводные-реки, озера; морские – открытый океан, континентальный шельф и т.д), а также по типу используемого в системе источника энергии. По энергетичекому признаку выделяют четыре типа экосистем:

1) Движимые солнцем несубсидируемые экосистемы. К ним относятся природные системы, полностью зависящие от прямого солнечного излучения. Это основной тип экосистем. Здесь осуществляются основные природные процессы саморегуляции биосферы.

2) Экосистемы, движимые Солнцем, но субсидируемые другими природными источниками. К ним относятся устья рек, морские проливы и лагуны. Приливы и течения обеспечивают дополнительный круговорот элементов питания, и, в результате, более высокое плодородие, чем на прилегающих участках водоемов или суши.

3) Экосистемы, движимые Солнцем и субсидируемые человеком (агроэкосистемы – поля, животноводческие предприятия и т.д.).

4) Экосистемы, движимые топливом (индустриально-городская экосистема). Топливо заменяет солнечную энергию. Высокая концентрация людей обеспечивается высоким потреблением энергии топлива.

Первичная продуктивность экосистемы во многом определяет вторичную продуктивность и, следовательно, численность гетеротрофных организмов, в том числе и человека. Продуктивность современного растениеводства и животноводства резко возросла по сравнению с примитивным сельским хозяйством. Это явилось результатом использования химических удобрения, средств защиты растений и животных, селекционной работой использованием механизмов. В конечном итоге это является дополнительным потоком энергии в агроэкосистемы и носит название энергетической субсидии. Считается, что увеличение производства продуктов питания в два раза требует десятикратного увеличения расхода энергии. По причине высоких энергетических субсидий в сельское хозяйство высокоразвитые страны стали основными производителями продовольствия в мире, несмотря на ограниченные ресурсы сельскохозяйственных земель, а слаборазвитые, аграрные страны страдают от недостатка продовольствия. Таким образом, экспорт энергии способствует подъему не только промышленности в странах – импортерах, но и сельского хозяйства. Недостаток энергии или, что то же самое, её высокая стоимость, ведет к деградации экономики страны.

Перенос вещества и энергии пищи от её источника – зеленых растений – через ряд организмов в процессе жизнедеятельности происходит через пищевые или трофические цепи.

Пищевые или трофические цепи это ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, связанных друг с другом отношениями: пища – потребитель. Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена. При этом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе усваивается ~10% вещества и энергии, остальное рассеивается (правило 10%). В среднем из одной тонны растений образуется 100 кг массы растительноядных животных, 10 кг плотоядных 1 порядка и 1 кг биомассы плотоядных второго порядка. По этой причине число звеньев в трофической цепи обычно не превышает 4-5, а масса каждого последующего звена трофической цепи прогрессивно уменьшается. Эта закономерность носит название правила экологической пирамиды. Различают 3 типа экологических пирамид: чисел, биомассы и энергии. Первые две пирамиды в водных системах могут быть перевернутыми из-за нарушения масштабов и скорости образования фито- и зоопланктона. Пирамиды энергии перевернутыми не бывают. Трофическая структура экосистемы обычно состоит из нескольких и переплетающихся трофических сетей и называется трофической или пищевой сетью. Кормовые ресурсы регулируют численность популяции в экосистеме. Популяция насчитывает столько особей, сколько их может прокормиться на данной территории. В экосистеме каждый вид занимает определенное положение (нишу) в пространстве и в цепи питания. Совместное проживание разных видов является обязательным условием стабильности экосистемы. Исчезновение одного из видов или резкое уменьшение его численности, например в результате деятельности человека, нарушает устойчивость экосистемы и приводит к появлению популяций новых, более устойчивых в данных условиях видов. Смена экосистем (биогеоценозов) называется сукцессией.

Основу трофической цепи составляют автотрофные организмы (продуценты), преимущественно зеленые растения, а также водородные, серные, азотные и другие бактерии, использующие энергию химических реакций. В процессе фотосинтеза растения используют ~1÷4% солнечной энергии, поступающей на Землю. Второе звено (первичные консументы) составляют травоядные животные. Третье и последующие звенья (вторичные консументы) составляют плотоядные животные. Обычно питание вторичных консументов носит смешанный характер и включает частично растительную пищу. Последнее звено составляют сапрофиты (деструкторы и редуценты), разрушающие органическое вещество.

Рациональным поведением звеньев трофической цепи является умеренность, что позволяет поддерживать численность популяций звеньев трофической цепи на постоянном уровне и сохранять устойчивость экосистемы. В экосистемах остаются лишь виды, подчиняющиеся этому правилу, поскольку они сохраняют свои кормовые ресурсы.

Человек обычно не подчиняется правилу умеренности, поскольку он не привязан жестко к конкретной трофической цепи и определенной экосистеме (биотопу, биогеоценозу). Разрушив пищевые цепи (экосистему) в одном месте он может перейти в другую цепь (экосистему), т.е. создается иллюзия свободы. История человечества знает массу примеров этого рода. Однако это только свобода от немедленной ответственности за нарушение законов природы. Тяжесть ответственности переходит к последующим поколениям.

Мелкие организмы имеют более высокую интенсивность обмена веществ и энергии (метаболизм) и более высокий удельный метаболизм (метаболизм в пересчете на 1 кг массы), чем крупные организмы. При этом мелкие организмы создают меньшую биомассу, чем крупные организмы. Например, биомасса бактерий в биосфере значительно меньше биомассы млекопитающих. Эта закономерность носит название правила Одума. Антропогенное воздействие на природу ведет к уменьшению численности крупных организмов и увеличению популяций мелких организмов. В свою очередь это ведет к общему снижению продуктивности и нарушению равновесия в экосистемах.

Исчезновение видов меняет структуру экосистемы. При этом организмы одной трофической группы замещают друг друга – принцип экологического дублирования. Например, при уменьшении численности популяции копытных в степи растет численность популяции грызунов.

 

Экологические факторы

Состояние экосистемы определяется совокупностью экологических факторов. Экологический фактор - это любое условие среды, способное оказывать влияние на живые организмы. Экологические факторы делятся на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы или факторы неживой природы – это свет, температура, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление, химический состав атмосферы, воды, почвы, радиационный фон и т.п.

Биотические факторы или факторы живой природы – это совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие.

К антропогенным факторам относятся условия среды, возникающие в результате деятельности человека. Возрастание воздействия антропогенных факторов на равновесие экосистем, включая биосферу, явилось причиной интенсивного развития экологии в последние десятилетия.

На живые организмы одновременно воздействуют все экологические факторы. Значение каждого из факторов в данный момент для данной особи или данной популяции различно. Одни факторы могут ослаблять или усиливать действие других факторов. Например недостаток пищи или отдельных питательных веществ может резко усилить неблагоприятное воздействие атмосферных факторов (низкая температура, перепады давления и т.п.). Каждая популяция может нормально жить в относительно узком интервале значений внешних факторов (зона оптимума; 1-1 рис.2.1). При отклонении от оптимальных величин экологических факторов наступает состояние угнетения, в котором организмы могут существовать только ограниченное время (зона угнетения; 2-2,). Существенное отклонение экологических факторов от оптимальных значений ведет к гибели организмов. Максимальное или минимальное значение экологических факторов, при котором возможна жизнь, называется границами толерантности или экологической валентностью по отношению к данному фактору (3-3).

 

	Степень благопри-ятности фактора

 

 

Рис.2.1.Воздействие экологических факторов на организм (1-1 - зона оптимальных значений; 2-2 – зона угнетения; 3-3 – границы толерантности)

Значение экологических факторов неравноценно. Если значение фактора таково, что жизнь или развитие организма невозможна, то фактор называется лимитирующим. Диапазон между минимальными и максимальными значениями экологических факторов, в пределах которого существование организма возможно называется пределом толерантности данного организма. Согласно закону толерантности В.Шелфорда (1910г) жизнь вида за пределами толерантности невозможна. Очевидно, что факторами, заслуживающими наибольшего внимания являются лимитирующие факторы, т.е. факторы, значения которых лежат за пределами толерантности.

Абиотические факторы.

1)Почва. Почвой называется поверхностный слой земной коры, обладающий рядом свойств живой и неживой природы. Состав почвы определяет ее плодородие, т.е. продуктивность фитоценоза (урожайность сельскохозяйственных культур). Состав почвы может серьезно влиять на состояние живых организмов. Недостаток или избыток отдельных элементов в почве может вызывать заболевания организмов. Например, недостаток йода в почве в Ивановской области ведет к заболеваниям щитовидной железы.

2) Свет. Солнечный свет является основным источником энергии на Земле. На видимую часть спектра (400-750нм) приходится 48% излучения Солнца, инфракрасные лучи (>750 нм) являются основным источником тепловой энергии. На ультрафиолетовую часть спектра (<400нм) приходится 7% излучения Солнца. Повышение интенсивности ультрафиолетового излучения повышает риск заболеваний раком кожи. Под действием света осуществляется фотосинтез, фотопериодизм и пр.

3) Температура на поверхности Земли определяется излучением Солнца и атмосферными процессами. Для абсолютного большинства организмов оптимальной является температура от 15 до 30^оС. Отдельные проявления жизни возможны в интервале от –80 до +60^оС.

4) Вода является лимитирующим фактором. Организмы, способные жить без воды неизвестны. Вода участвует практически во всех биохимических реакциях. Наличие воды определяет границы жизни.

5) Состав атмосферы. Кислород обеспечивает дыхание организмов. Азот является важнейшим биогенным элементом. Влага воздуха и углекислый газ участвуют в процессах регулирования температурного режима Земли. Озон предохранят живые организмы от воздействия ультрафиолетового излучения. Аэроионы влияют на обменные процессы в организме. Атмосфера в наибольшей степени подвержена воздействию антропогенных факторов.

6) Атмосферное давление. Живые организмы способны выдерживать колебания атмосферного давления от 700 до 780 мм рт.ст. За этими пределами наступают тяжелые нарушения или гибель организмов.

7) Состав водной среды. Водные организмы весьма чувствительны к составу водной среды. Небольшие изменения содержания кислорода, изменение концентрации солей, прозрачности, наличие загрязнителей могут вести к массовой гибели организмов или, в соответствии с законом сукцессии, появлению новых видов, приспособленных к изменившимся условиям.

Биотические факторы.

Все виды взаимодействия между живыми организмами, т.е. биотические факторы, подразделяются на конкуренцию, хищничество, антибиоз и симбиоз.

Конкуренция имеет место тогда, когда для жизнедеятельности организмов необходимы одинаковые или сходные условия, например когда организмы имеют одинаковые кормовые ресурсы. Конкуренция может иметь место между особями одного или разных видов. Конкуренция предполагает борьбу за кормовые ресурсы, но не прямое и непосредственное уничтожение конкурента.

Хищничество является обычным видом отношений на третьей и последующих ступенях трофических связей и подразумевает использование жертвы для питания.

Антибиоз означает угнетение одних видов организмов другими. Это может осуществляться путем выделения определенных химических веществ, подавляющих обменные процессы в организмах других видов.

Сожительство организмов разных видов, приносящее пользу хотя бы одному из них называется симбиозом. Различают 4 вида симбиоза:

-взаимовыгодный, например симбиоз человека с микроорганизмами, образующими нормальную кишечную флору или бобовых растений с клубеньковыми бактериями;

-квартирантство - особь одного вида использует особь другого вида как жилище, например, акулы, киты и рыбы- прилипалы;

-нахлебничество - один организм использует другой как дом и источник питания не принося при этом вреда хозяину, например, на поверхности раковины рака-отшельника поселяется кольчатый червь, питающийся остатками пищи рака;

- паразитизм – форма антагонистического сожительства, когда паразит, поселяясь в организме хозяина, питается за его счет и приносит ему вред, например, различные грибковые поражения кожи человека.

Антропогенные факторы.

Антропогенные факторы связаны с деятельностью человека. Наиболее значительными отрицательными экологическими факторами антропогенного происхождения стали: загрязнения атмосферы, приведшие к парниковому эффекту, разрушению озонового щита, кислотным дождям и другим тяжелым последствиям; разрушение природных биогеоценозов, приведшие к опустыниванию больших территорий, уничтожению лесов, снижению биологической продуктивности биотопов, сокращению видового разнообразия природы; загрязнение огромных участков поверхностей Земли и водных бассейнов. Среди положительных антропогенных воздействий можно отметить создание заповедников, заказников, посадка лесов, создание оросительных систем, выведение новых пород растений и животных и пр.

В целом, с точки зрения условий существования человека как биологического вида, баланс антропогенного воздействия на биосферу резко отрицателен.

Биогеохимические циклы

Живые организмы используют для своего построения практически все элементы периодической системы. Их них выделяются так называемые биогенные элементы, как составляющие основную массу живых организмов. К ним относятся кислород (70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), а также Ca, N, K, P, Mg, S, Cl, Na, Fe. Прочие элементы содержатся в организмах в исчезающе малых количествах и роль их не всегда известна. Тем не менее предшествующий опыт говорит, что практически каждый элемент имеет физиологическое значение. При нарушении оптимальной концентрации того или иного элемента в организме обычно возникают заболевания.

Биогенные элементы в отличие от энергии удерживаются в экосистемах и совершают непрерывный круговорот из внешней (косной) среды в организмы и обратно. Эти круговороты носят название биогеохимических циклов. В биохимических циклах различают резервный фонд, включающий большую массу веществ, в основном косные, небиологические компоненты, и обменный фонд, отличительной особенностью которого является быстрый обмен между организмами и непосредственным окружением.

Биогеохимические циклы подразделяют на два типа: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере, 2) осадочные циклы с резервным фондом в земной коре.

Некоторые из биогеохимических циклов изучены очень детально.

Круговорот азота. Основная масса азота Земли содержится в виде N₂ в атмосфере, которая состоит на 78,09% по объему или 75,6% по массе из азота. Живые организмы содержат ~0,3% азота. Азот из воздуха способны усваивать только сине-зеленые водоросли, некоторые виды грибов, дрожжей, спирохет и некоторые виды бактерий (азотобактер, клостридиум). При этом азот переводится в аммиачную форму (аммонификация). Образовавшийся аммиак частично преобразуется в соли азотной и азотистой кислоты (нитраты и нитриты) также легкодоступные растениям. Другим источником связанного азота являются процессы электрического и фотохимического окисления азота в атмосфере до оксидов азота (II) и (IV). Первый источник дает ~100 мг нитрат-ионов /м² поверхности Земли в год, второй - ~30. В аммиачной, нитратной и нитритной формах азот доступен растениям и используется для синтеза аминокислот и белков. Белки отмерших организмов под действием особой группы бактерий подвергаются денитрификации с последовательным образованием вначале нитратов, затем аммиака и, наконец, азота, который возвращается в воздух. В отдельных случаях остатки организмов образуют месторождения нитрата калия – калийной селитры. Период круговорота азота в природе составляет ~100 лет. Схема круговорота азота в природе представлена на рис.2.2. Штриховой линией выделен биогенный цикл азота.

 

 

Рис.2.2. Схема круговорота азота.

 

В биогенном цикле окислительно-восстановительные превращения между аммиачной, нитритной, нитратной и органическими формами осуществляются бактериальным путем или растениями. Восстановление нитритной и нитратной форм в органические соединения осуществляется растениями.

Круговорот углерода. Основная масса углерода на Земле находится в виде неорганических (карбонаты, граниты, базальты) и органических (угли, нефти, сланцы, природный горючий газ) соединений, а также в виде углекислого газа, растворенного в природных водах. Углерод усваивается зелеными растениями из атмосферы только в виде углекислого газа в процессе фотосинтеза с образованием ~1,5^.10¹¹т органического вещества. Частично (30%) углекислый газ возвращается в атмосферу в результате дыхания организмов или разложения их остатков. Огромное количество углекислого газа поступает в атмосферу в результате сжигания гигантских количеств топлива. Остальные 70% органических соединений включаются в сложные цепи различных биохимических синтезов, происходящих в живых организмах. Цикл круговорота органического углерода составляет ~300-400 лет.

 

 

 

Рис.2.3. Круговорот углерода

 

 

Круговорот фосфора. Источником фосфора является апатит 3Ca₃(PO₄)₂^.Ca(F,Cl)₂, встречающийся во всех магматических породах. Организмы извлекают фосфор из почв и водных растворов. Фосфор входит в состав белков, нуклеиновых кислот, клеточных мембран, аденозинтрифосфорной кислоты, костной ткани. С гибелью организмов фосфор возвращается в почву и в донные отложения. Это создает условия для образования богатых фосфором пород, которые служат источником фосфора в биогенном цикле (рис.2.4). Круговорот фосфора – пример осадочного цикла.

Круговорот воды. Круговорот воды обеспечивает поддержание температурного режима планеты и процессы самоочищения атмосферы, гидросферы и почвы. На круговорот воды расходуется около трети поступающей на Землю энергии Солнца. С поверхности водоемов испаряется огромное количество воды. Пары воды в атмосфере конденсируются, захватывая газы атмосферы,

 

Растения (фитопланктон)

Животные (зоопланктон)

 

 

 

Рис.2.4.Схема круговорота фосфора

техногенные и природные загрязнения и выпадает в виде осадков на поверхность Земли. Часть воды при этом входит в химические соединения или связывается в различных формах, покидая на длительное время цикл. Основная часть воды разрушает породы литосферы, вымывает из них различные вещества и возвращается или в водоемы, или в атмосферу. В результате этого меняется химический состав океанских вод, и на дне океана накапливаются трудно растворимые соединения химических элементов. В пределах экосистем важны следующие процессы. Перехват – поглощение растительностью части осадков до того как они достигнут почвы. Величина перехвата может достигать 25% суммы осадков. Транспирация - испарениеводы растениями в процессе дыхания. Растения потребляют около 40% общего количества воды, выпадающей в виде осадков. Большая часть этой воды идет на транспирацию. Инфильтрация – просачивание воды в почву. Сток – избыток воды стекает в водоемы. Цикл полного оборота воды составляет ~10⁶ лет.

 

Популяция

Основным элементом экосистемы является популяция. Под популяцией понимается совокупность особей одного вида, более или менее длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Данная совокупность особей в какой–то степени изолирована от других таких же совокупностей особей. Основной характеристикой популяции является ее генетическое единство. Вместе с тем особям, составляющим популяцию присуща генетическая гетерогенность в пределах единого генофонда популяции. Генетическая гетерогенность определяет приспособленность популяции к различным условиям среды обитания и создает очень важный для эволюции резерв наследственной изменчивости. Свойства и характеристики популяции зависят от всех уровней организации жизни – молекулярного, организменного, биогеоценотического. Генетически детерминированнные процессы клеточного метаболизма обусловливают разную приспособленность отдельных особей к абиотическим и биотическим условиям среды обитания. Место, занимаемое данной особью в сложившейся внутри популяции иерархии и характер взаимоотношений между особями определяют важные свойства популяции. Изменения биогеоценотической среды влечет за собой изменение генетического состава и структуры популяции. В свою очередь, популяция сама воздействует на все уровни среды, что влияет, в частности, на численность и структуру популяций других видов.

Популяция имеет сложную структуру: особи различаются по полу и возрасту, принадлежности к разным поколениям, к разным фазам жизненного цикла, к тем или иным малоустойчивым группировкам внутри популяции (стадо, семья и т.д.).

Количественные характеристики популяции делятся на статические и динамические. Первые описывают состояние популяции в определенный момент, вторые характеризуют процессы во времени.

Общая численность характеризует число особей, составляющих популяцию. Плотность – численность популяции, отнесенная к единице занимаемого пространства. Рождаемость – число особей, родившихся за некоторый промежуток времени. Рождаемость, отнесенная к общей численности популяции в начале промежутка времени называется удельной рождаемостью. Величина, противоположная рождаемости, называется смертностью. В популяции выделяют три возрастные группы: пререпродуктивную, репродуктивную и пострепродуктивную. В растущих популяциях преобладает пререпродуктивная группа, в уменьшающихся – пострепродуктивная. Для популяций, находящихся в стационарном состоянии, распределение по возрастам равномерное.

Рост популяции может быть описан выражением:

, (2.1)

где dN/dt – скорость роста популяции, r – удельная, или внутренняя, скорость роста, N_о – численность популяции, K – максимально возможная величина популяции. График роста популяции приведен на рис.2.5. Кривая роста, представленная на рис.2.5,а (J- образная кривая) плотность популяции быстро возрастает по экспоненте. Такая зависимость реализуется редко и действует в течение короткого времени, например, при заселении новых территорий с блпгоприятными условиями. Зависимость рис.2.5,б характеризуется четырьмя стадиями: 1) медленное увеличение численности, 2)ускоренный рост, 3) замедление роста, 4) равновесие.

Константы r и K характеризуют два типа естественного отбора, два типа экологических стратегий: r –стратегия характерна для популяций в начальный момент увеличения ее численности. Плотность популяции мала, конкуренция слабо выражена. Стратегия направлена на быстрое достижение половой зрелости, высокую плодовитость, короткий жизненный цикл, выживание в неблагоприятный период; К –

			плотность
	плотность
		время
		время

 

Рис.2.5. Кривые роста популяции: а) J-образная кривая (экспонециальный рост); б) S-образная кривая (сигмоидный рост)

 

стратегия реализуется в условиях стабилизации численности популяции при сильном воздействии конкуренции. К-отбор направлен на повышение выживаемости потомства, повышение конкурентноспособности и совершенствование механизмов регуляции численности. В чистом виде ни один из этих механизмов не реализуется и оставляемые отбором особи должны обладать достаточно высокой плодовитостью и способностью выживать в условиях конкуренции.

Каждая популяция обладает некоторым равновесным уровнем численности (плотности) и существуют механизмы, направленные на поддержание этой плотности. Экспериментально показано, что динамика численности любой популяции является автоматически регулируемым процессом. Действие факторов, регулирующих численность популяции, определяется плотностью популяции. Главная роль в ограничении численности популяции принадлежит факторам внешней среды. С точки зрения концепции саморегуляции популяций любая популяция способна регулировать свою численность так, чтобы не подрывать возобновляемые ресурсы местообитания, чтобы регулирование численности популяции не происходило действием внешних сил (неблагоприятных условий среды, болезней, хищников и т.д.).

В основе этой концепции лежат наблюдения за лабораторными популяциями организмов (мышей). Возрастание плотности популяции при достаточных ресурсах питания вело к увеличению размеров надпочечников и, как следствие, к гормональным сдвигам в организме. Причиной этого являются нервные перегрузки, вызываемые перенаселением. В свою очередь, это ведет к изменению репродуктивного потенциала (позднее половое созревание, снижение продуктивности, вплоть до полного прекращения размножения), снижению устойчивости к заболеваниям. Это ведет к снижению жизнеспособности особей и уменьшению плотности лабораторной популяции. В природных условиях перенаселенность ведет к миграции в новые местообитания.

Понятияе популяции, равно как и закономерности развития популяций, применимы и к популяциям человека.

Популяции человека. Сообщества, внутри которых браки заключаются чаще, чем с людьми других популяций. На ранних этапах развития человечества основную роль в возникновении популяций играла географическая изоляция. В настоящее время роль географической изоляции выполняет общественная, этно-языковая, классово-сословная, производственно-профессиональная, государственно-политическая, религиозно-конфессиональная и др. типы изоляции. Границы, разделяющие популяции у людей, часто совпадают с границами между народами, этносами или социальными общностями. Различия между популяциями имеют групповой характер и проявляются в географической распространенности некоторых морфологических, физиологических и генетических признаков, в том числе генетических мутаций и наследственных заболеваний.

В человеческом обществе популяции включены в систему специфических для людей социальных структур. Направление, темпы и конкретные формы истории популяции человека находятся в сильнейшей зависимости от закономерностей социально-экономического развития, оказывающих большое влияние на все факторы микроэволюции: частоту мутаций, периодические колебания численности индивидов в популяции, характер изоляции и обусловленных ею границ между популяциями и, наконец, на естественный отбор.

Человек и биосфера

Человек относится к виду человек разумный (Homo sapiens), роду человек (Homo), семейство гоминид (Hominidae), отряд приматов (Primates), классу млекопитающихся (Mammalia), типу хордовых (Chordata). Организм человека имеет много признаков, общих с позвоночными и, особенно, млекопитающими животными. Как у всех позвоночных, основу внутреннего скелета человека составляет позвоночный столб. Тело человека построено по принципу двусторонней симметрии, свойственной всем позвоночным. Человеку, как представителю класса млекопитающих, присуще характерное строение кожи (сальные и потовые железы, волосяной покров и др.), постоянная температура тела, легочный тип дыхания, четырехкамерное сердце, выкармливание детей молоком и т.д. Как показали последние исследования, в генетическом плане человек практически не отличается от обезьяны и очень мало отличен от млекопитающих и даже низших животных. Основное отличие человека от животных состоит в степени развития мозга и необычайно высокой организации нервной системы, что создало предпосылки для прогресса интеллектуальной и эмоциональной сфер. Все современные люди принадлежат к одному виду, в пределах которого выделяют несколько основных рас. Генетические исследования показали (английские ученые Д.Уэйнскотт и А.Хилл), что все народы мира происходят от одной небольшой группы доисторических африканцев. Внутривидовой полиморфизм телосложения человека возник в результате длительного приспособления к условиям среды обитания. Ни одна из рас в процессе развития не достигла видовой самостоятельности. Об этом свидетельствуют неограниченные возможности скрещивания рас с образованием плодовитого потомства. Есть мнение, что биологическая эволюция человека прекратилась и в настоящее время происходит социальная эволюция. В соответствии с этой точкой зрения закон естественного отбора применительно к человеку не действует. Этот тезис представляется неубедительным. Нет очевидных причин приостановления действия закона, успешно работавшего в течение миллионов лет. Вероятно, основную роль в естественном отборе человека в настоящее время играют несколько иные факторы, чем те, что действовали и действуют применительно к другим организмам. Существует немало исследователей, считающих факторами естественного отбора курение, наркоманию, алкоголизм, спид, преступность, асоциальное поведение и др. Смертность в этих группах повышена, способность к размножению снижена, следовательно, численность особей, имеющих пониженную генетическую устойчивость к действию этих факторов, имеет тенденцию к снижению.

Человечество представляет собой общемировую популяцию Homo sapiens, составную часть биосферы, что связано с биологическим происхождением человека и его принадлежностью к живой природе. Биологическая природа человека проявляется в обмене веществом и энергией с окружающей средой и в характерном для всего живого стремлении к сохранению жизни и ее продолжению через размножение. Человек находится в постоянном взаимодействии со средой обитания. Человек является консументом 1-го и 2-го порядка в пищевых цепях, относится к гетеротрофам, пользуется органическими веществами, производимыми автотрофными или гетеротрофными организмами. Продукты физиологического обмена человека и он сам, в конечном счете, утилизируется сапрофитами (деструкторами и редуцентами) и, таким образом, человек участвует в круговороте биогенных элементов. Законы физики, химии, биологии, экологии распространяются и на человека. Отрасль экологии, изучающая взаимоотношения человека как организма со средой обитания называется экологией человека.

Человеку для жизнедеятельности нужны строго определенные условия окружающей среды, или экологические факторы: состав атмосферы, температура окружающей среды, влажность, освещенность, количество и состав питательных веществ, поступающих с пищей и др. Пределы колебаний каждого из этих факторов, приемлемые для человека, очень невелики.

Человек неотделим от биосферы. Человек, как и все организмы, подчиняется закону соответствия условий среды генетический предопределяемости организма: вид организма может существовать до тех пор, пока окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям. Следовательно, изменение условий окружающей среды, особенно в результате действий человека, опасно для ныне существующих видов организмов, в том числе и для самого человека.

Местом обитания человека, как и всех других организмов, является биосфера. В.И.Верна