Популяции, сообщества, экосистемы.

Человек и Биосфера

Методические указания

Биосфера - это система, создающая и поддерживающая биотический круговорот веществ, используя для этого солнечную энергию. Интенсивность и полнота этого круговорота зависит от многообразия биологических видов, составляющих биосферу. В этом многообразии нет вредных и полезных видов. Все они - необходимые компоненты биосферы, результат ее эволюции. Человек до сих пор является одним из компонентов биосферы, вне которой он существовать не может. Однако его техногенная цивилизация, используя ресурсы биосферы и Земли как планеты (а, возможно, и внеземные ресурсы), может так изменить состояние биосферы, что жизнь человека как биологического вида станет невозможной. Отсюда следует необходимость придерживаться принципа "не навреди" (или "не погуби") в отношении Природы. Не воевать с Природой, а жить, развиваясь вместе с ней, и в согласии с ней.

В этом суть концепции ноосферы.

 

Вне этого круговорота не может существовать ни один вид, в том числе человек.

Сообщества различаются по количеству и разнообразию составляющих их видов. От этого зависит сложность структуры сообщества и степень его устойчивости (способность к саморегуляции). Обеднение видового состава сообщества под влиянием деятельности человека ведет к снижению его устойчивости, что может привести к разрушению сообщества и замене его другим, как правило, с более простой структурой.

Биосфера - геологическая оболочка, населенная живыми организмами. Ее можно рассматривать как глобальную экологическую систему, состоящую из всех биогеоценозов Земли.

Следовательно, биосфера, как всякая экологическая система, - открытая саморегулирующаяся система, функционирование которой обусловливается притоком космической, главным образом, солнечной, энергии.

Биосфера во внешней части создает газовую оболочку, соприкасающуюся со Вселенной, а внутри планеты - оболочки осадочных пород. Жидкое и твердое топливо, которое мы добываем из недр Земли, кремнистые, железистые, марганцевые и другие породы образовались благодаря дыханию, питанию, жизни и смерти живших когда-то организмов. Они “законсервировали” солнечные лучи, “запасли” для нас полезные ископаемые.

Вследствие жизнедеятельности организмов происходит непрерывный глобальный круговорот веществ и трансформация энергии в биосфере.

В неживой природе каждая замкнутая система сама по себе приходит в равновесное состояние: реки текут к морю, камни скатываются с гор, выравниваются вследствие диффузии концентрации веществ...

Живые организмы поддерживают биосферу в неравновесном состоянии. Они выполняют работу против силы тяжести, переносят вещества против направления стока и против градиента концентрации. Только живые организмы способны улавливать рассеянную в окружающем пространстве энергию электромагнитного поля и консервировать ее в виде внутренней энергии веществ самих организмов.

Эволюция биосферы

Структура биосферы, характер и интенсивность биотического круговорота изменялись в ходе эволюции. Учитывая принципиальную важность круговорота, В.И.Вернадский утверждал, что на Земле с самого начала могло существовать лишь некоторое сообщество различающихся функционально организмов.

Только сообщество, состоящее из функционально разнообразных организмов, может осуществлять циклические процессы, необходимые для того, чтобы оставаться стабильным в биогеохимическом смысле.

Выживание сообщества возможно лишь в том случае, если его деятельность в течение достаточно продолжительного времени не приводит к нарушению внешних условий. Иначе это ведет к сукцессии, последовательной смене стадий в развитии.

Сбалансированный цикл может существовать лишь в трофически организованном сообществе, которое создается кооперативной деятельностью разнородных организмов.

Кооперативное микробное сообщество было первоначальным и обеспечило устойчивость биосферы. Растительный и животный мир встроились в систему, созданную микроорганизмами.

Саморазвитие происходило внутри трофической пирамиды с появлением все новых возможностей. В уже сложившиеся системы включались новые.

В качестве первичных продуцентов на Земле выступали одноклеточные прокариоты, осуществлявшие фотосинтез и хемосинтез, а также деструкцию органического вещества. В течение примерно 2 млрд. лет прокариоты изменили состав атмосферы - снизилось содержание углекислого газа и возросло кислорода и азота.

С этого момента в составе биосферы возникают эукариоты - водоросли, грибы и простейшие животные, сначала одноклеточные и колониальные, а затем и многоклеточные высшие растения и животные.

 

 

Экология человека

По определению классическая экология рассматривает взаимоотношения организма со средой, которые традиционно подразделяются на три группы:

1) организм и физико-химические (абиотические) факторы среды: температура, влажность, химический состав среды, давление, воздушные и водные течения.

2) организм и особи своего вида (внутривидовые взаимоотношения): половые, семейные, внутригрупповые (доминирование, агрессия, конкуренция, сотрудничество), межгрупповые (борьба, кооперация).

3) организм и особи других видов сообщества (межвидовые взаимоотношения): питание, конкуренция, нахлебничество, паразитизм, хищничество, симбиоз.

Человек как биологический организм является очень уязвимым и предельно стенобионтным. Без одежды, орудий и жилища он может существовать на очень ограниченной поверхности земного шара, хотя некоторые люди в экстремальных условиях проявляют удивительные способности к выживанию.

Для Человека характерна сложная социальная организация. Поэтому для отдельного человека, как биологического организма, отношения со средой социально опосредованы. Экология человека является по существу социальной экологией.

Популяционная экология человека существенно отличается от популяционной экологии животных так же благодаря его социальной организации. Популяция у животных представляет собой совокупность особей одного вида, населяющую определенное местообитание, в пределах которого происходит относительно свободное перемещение особей и их свободное скрещивание, что обусловливает существование генофонда популяции как интегрированной системы в биологическом пространстве-времени.

Все внутри популяционные процессы у людей протекают под влиянием и биологических, и социальных законов. Социология, социальная психология, психология общая, демография и другие науки не могут не учитывать законов популяционной экологии.

Предметом социальной экологии являются объединения людей. При этом человек выступает как подсистема биосферы.

По Н.Ф.Реймерсу (1994) окружающая человека среда состоит из четырех подсистем или компонентов: 1 – естественная природная среда; 2 – «вторая природа», часть естественной природной среды, преобразованная деятельностью человека; 3 – «третья природа», искусственный мир, созданный человеком и 4 – социальная среда.

Социальная среда – культурно-психологический (информационный, в том числе политический) климат, слагающийся из влияния людей друг на друга в коллективах непосредственно и с помощью средств материального, энергетического и информационного воздействия.

Н.Ф.Реймерс выделяет следующие параметры социальной среды:

· Экономическую обеспеченность жильем, пищей, одеждой, другими потребительскими товарами

· Гражданские свободы совести, волеизъявления, передвижения, места проживания, равенства перед законом и т.п.

· Степень уверенности в завтрашнем дне (отсутствие или наличие страха перед войной, иным социальным кризисом, потерей работы, изменением ее направленности, голодом, лишением свободы за убеждения, бандитским нападением, воровством, хроническим или неожиданным заболеванием, распадом семьи или ее неожиданным ростом или сокращением и т.д.)

· Моральные нормы общения, свобода самовыражения, в том числе трудовой деятельности

· Возможность свободного общения с лицами сходного этнического и культурного уровня, то есть создания и вхождения в эталонную для человека социальную группу (с общностью интересов, жизненных идеалов, поведения)

· Возможность пользоваться культурными и материальными ценностями (театрами, музеями, библиотеками и пр.)

· Доступность или сознание доступности общепризнанных мест отдыха

· Обеспеченность социально-психологическим пространственным минимумом, позволяющим избежать стресса от перенаселения (оптимальная частота встреч с другими людьми, в том числе знакомыми и родными)

· Комфорт сферы услуг (отсутствие или наличие очередей, качество обслуживания).

Для удовлетворения потребностей человек использует минеральные, биологические и энергетические ресурсы Земли. Потребности обладают способностью к неограниченному росту. Такой же способностью обладает и численность популяции.

 

Человек и Биосфера

Методические указания

Биосфера - это система, создающая и поддерживающая биотический круговорот веществ, используя для этого солнечную энергию. Интенсивность и полнота этого круговорота зависит от многообразия биологических видов, составляющих биосферу. В этом многообразии нет вредных и полезных видов. Все они - необходимые компоненты биосферы, результат ее эволюции. Человек до сих пор является одним из компонентов биосферы, вне которой он существовать не может. Однако его техногенная цивилизация, используя ресурсы биосферы и Земли как планеты (а, возможно, и внеземные ресурсы), может так изменить состояние биосферы, что жизнь человека как биологического вида станет невозможной. Отсюда следует необходимость придерживаться принципа "не навреди" (или "не погуби") в отношении Природы. Не воевать с Природой, а жить, развиваясь вместе с ней, и в согласии с ней.

В этом суть концепции ноосферы.

 

Популяции, сообщества, экосистемы.

Популяция - структурная единица вида. Она представляет собой совокупность особей одного вида, населяющую определенное местообитание с однородными условиями (пруд, озеро, реку, луг, лес, болото и пр.), в пределах которого происходит свободное скрещивание (панмиксия) особей (в случае полового размножения с перекрестным оплодотворением). Популяция - это совокупность совместно проживающих и взаимодействующих особей одного вида.

Структура популяции включает: половые (самцы и самки), возрастные, генетические, территориальные (семьи, стада, колонии) и др. группы особей. Взаимоотношения особей в популяции выражаются в половом поведении, заботе о потомстве, территориальном поведении, в активной и пассивной конкуренции, сотрудничестве и взаимопомощи (кооперации).

Важнейшими свойствами популяции являются: численность, плотность, рождаемость и смертность, прирост и темп роста.

Численность популяции является величиной переменной, которая зависит от многих факторов. Численность популяции в благоприятных условиях способна к неограниченному росту, который описывается экспоненциальной кривой. Обычно это явление называется геометрической прогрессией размножения. В результате численность популяции может достигнуть любых значений, но обычно это не наблюдается, так как максимально возможная численность популяции ограничивается экологической емкостью территории, и, как правило, не достигает этого уровня под влиянием регулирующих факторов.

К факторам, регулирующим численность популяции, относятся: конкуренция, голод, каннибализм, стресс, болезни, хищники. Увеличение численности популяции приводит к усилению действия этих факторов, в результате чего снижается рождаемость, повышается смертность и численность снижается.

Сообщество - система совместно живущих автотрофных и гетеротрофных организмов, объединенных общим местообитанием и связанных определенной совокупностью биотических отношений. Биотические отношения выражаются в трофических (пищевых) связях, хищничестве и паразитизме, межвидовой конкуренции и кооперации, антибиозе и симбиозе.

Обычно сообщество понимается как синоним биоценоза. Биоценоз состоит из популяций многих видов, которые можно подразделить на три основные группы: продуцентов (зеленые растения, водоросли, хемосинтезирующие и фотосинтезирующие бактерии), консументо в (животные растительноядные и хищники, паразиты) и редуцентов (грибы и большинство бактерий).

Продуценты производят органическое вещество из неорганического, используя солнечную энергию, или энергию, выделяющуюся в результате окислительно-восстановительных реакций. Консументы являются потребителями органического вещества, которое служит для них источником энергии и строительного материала. Однако термин “потребители” неполно характеризует роль животных в сообществе. Животные являются регуляторами численности растений, способствуют их распространению, рассеивая семена, некоторые группы животных (насекомых, птиц, млекопитающих) - важные опылители цветковых растений. В целом животные играют важную роль в круговороте веществ в экосистемах.

Редуценты разлагают органическое вещество (растительный опад, трупы животных) на минеральные компоненты: воду, углекислый газ, минеральные соли, которые снова используются растениями. Отсюда понятно, что без редуцентов существование сообщества было бы невозможным.

Наличие всех трех групп для нормального функционирования сообщества обязательно. Их совместная жизнедеятельность обеспечивает устойчивый биотический круговорот веществ и превращения энергии, которую зеленые растения получают от Солнца. Используя энергию Солнца, зеленые растения в процессе фотосинтеза производят углеводы из углекислого газа и атомов водорода, отнимаемых у молекул воды. Побочным продуктом фотосинтеза является свободный кислород, выделяемый растениями в окружающую среду. И растения, и животные в процессе дыхания окисляют углеводы до воды и углекислого газа, используя свободный кислород, содержащийся в воздухе или воде. В результате они синтезируют АТФ (аденозинтрифосфорную кислоту), в которой запасается энергия, используемая живыми существами в процессе жизнедеятельности.