Примеры лимитирующих факторов
ЛЕКЦИЯ 13
Примеры лимитирующих факторов.
Пожары как антропогенный фактор чаще оцениваются только негативно. Исследования показали, что естественные пожары могут являться частью климата во многих наземных местообитаниях. Они влияют на эволюцию флоры и фауны. Биотические сообщества «научились» компенсировать этот фактор и адаптируются к нему как к температуре или влажности. Пожар можно рассматривать и изучать как экологический фактор, наряду с температурой, осадками и почвой. При правильном использовании огонь может быть ценным экологическим инструментом. Некоторые племена регулярно выжигали леса для своих нужд еще задолго до того, как люди стали целенаправленно изменять окружающую среду. Пожар - очень важный фактор, в том числе и потому, что человек может его контролировать в большей степени, чем другие лимитирующие факторы. Трудно найти участок земли, особенно в районах с засушливыми периодами, где бы не случился пожар хотя бы раз за 50 лет. Чаще всего причиной пожаров в природе служит удар молнии. Пожары бывают различных типов и оставляют разные последствия.
Верховые пожары обычно очень интенсивны и не поддаются сдерживанию. Они уничтожают всю растительность и разрушают всю органику почвы. Пожары такого типа оказывают лимитирующее действие почти на все организмы сообщества. Должно пройти много лет, пока участок вновь восстановится.
Низовые пожары обладают избирательным действием, способствуя развитию организмов с высокой толерантностью. Они могут быть естественными или специально организованными человеком. Например, плановое выжигание в лесу предпринимается с целью устранить конкуренцию для ценной породы болотной сосны со стороны лиственных деревьев. Болотная сосна в отличие от лиственных пород устойчива к огню. При отсутствии пожаров поросль лиственных деревьев заглушает сосну, а также злаки и бобовые. Это приводит к угнетению куропаток и других мелких травоядных животных. Пожары дополняют действие бактерий по превращению отмерших остатков в минеральные питательные вещества, пригодные для нового поколения растений. С этой же целью весной и осенью часто сжигают опавшую листву. Плановое выжигание - пример управления природной экосистемой с помощью лимитирующего экологического фактора.
Растения выработали специальные виды адаптации к пожарам. Толерантные к пожарам виды можно разделить на две группы. Первые вкладывают в подземные запасающие органы больше энергии, чем в органы размножения - незаметные цветы, мало семян. Эти виды быстро восстанавливаются после пожара. Вторые, напротив, дают многочисленные устойчивые семена. Эти растения гибнут в огне, но семена их готовы прорасти сразу после пожара.
Частное лицо ни в коем случае не имеет права намерено или случайно вызвать пожар в природе – это привилегия специально обученных лиц, знакомых с правилом землепользования.
Антропогенный стресс также может рассматриваться как своеобразный лимитирующий фактор. Природные экосистемы в значительной степени способны компенсировать антропогенный стресс. Возможно, что они от природы адаптированы к острым периодическим стрессам. А многие организмы нуждаются в случайных нарушающих воздействиях, таких, как пожары или бури, которые способствуют их долговременной устойчивости. Большие водоемы часто обладают хорошей способностью к самоочищению и восстанавливают свои качества после загрязнения, так же как многие наземные экосистемы. Однако долговременные хронические нарушения могут привести к выраженным и устойчивым негативным последствиям. В таких случаях эволюционная история адаптации не может помочь организмам – т.к. компенсационные механизмы не беспредельны. Особенно это касается тех случаев, когда сбрасываются сильнотоксичные отходы, которые постоянно производит индустриализованное общество и которые ранее отсутствовали в окружающей среде. Эти ядовитые отходы от глобальных систем жизнеобеспечения, угрожающие здоровью человечества, т.е. являются основным лимитирующим фактором.
Антропогенный стресс условно подразделяют на две группы: острый и хронический. Для первого характерны внезапное начало, быстрый подъем интенсивности и небольшая продолжительность. При втором - нарушения невысокой интенсивности продолжаются долго или повторяются. Природные системы обладают достаточной способностью справляться с острым стрессом
Рекомендуемые материалы
Последствия хронического стресса могут быть более тяжелыми, так как реакции на него не столь очевидны. Могут пройти годы, пока изменения в организмах будут замечены. В период адаптации к таким хроническим антропогенным воздействиям снижается толерантность организмов и к другим факторам, например к болезням. Хронические стрессы часто связаны с токсичными веществами, которые, хотя и в небольших концентрациях, но постоянно поступают в окружающую среду.
Катастрофическую опасность представляет загрязнение грунтовых вод и глубоких водоносных горизонтов, состав питающих значительную долю водных ресурсов на планете, В отличие от поверхностных, грунтовые воды не подвержены естественным процессам самоочищения ввиду отсутствия солнечного света, быстрого течения и биотических компонентов. Опасения вызывают не только вредные вещества, попадающие в воду, почву и пищу.
Обработка твердых отбросов долгое время считалась второстепенным делом. До 1980 г. были случаи когда на бывших свалках радиоактивных отходов строили жилые кварталы. Теперь, хотя и с некоторым опозданием, стало ясно: накопление отходов лимитирует развитие промышленности. Без создания технологий и центов по их удалению, обезвреживанию и рециркуляции невозможен дальнейший прогресс индустриального общества.
Решение проблемы антропогенного стресса должно основываться на холистической концепции и требует системного подхода. Попытки заниматься каждым загрязняющим веществом как самостоятельной проблемой неэффективны.
Если в ближайшем десятилетии не удастся сдержать процесс ухудшения качества окружающей среды, то вероятно, что не дефицит природных ресурсов, а воздействие вредных веществ станет фактором, лимитирующим развитие цивилизации.
Закон конкурентного исключения
Формулируется следующим образом: два вида, занимающие одну экологическую нишу не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго. То, какой вид побеждает, зависит от внешних условий. В сходных условиях победить может каждый. Важным для победы обстоятельством является скорость роста популяции. Неспособность вида к биотической конкуренции ведет к его оттеснению и необходимости приспособления к более трудным условиям и факторам.
Обратите внимание на лекцию "Пластовые воды и их свойства".
Закон конкурентного исключения может работать и в человеческом обществе. Особенность его действия заключается в том, что цивилизации не могут разойтись. Им некуда уйти со своей территории, потому что в биосфере нет свободного места для расселения и нет избытка ресурсов, что приводит к обострению борьбы со всеми вытекающими последствиями. Можно говорить об экологическом соперничестве между странами и даже экологических войнах или войнах, обусловленных экологическими причинами. Например, Гитлер оправдывал агрессивную политику нацистской Германии борьбой за жизненное пространство. Ресурсы нефти, угля и т. п. и тогда были важны. Одна цивилизация может не только завоевать другую, но и купить более бедную, что является экологическим колониализмом. Так переплетаются политические, социальные и экологические проблемы.
Основной закон экологии.
Одним из главных достижений экологии стало открытие, что развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе, называется сукцессией. Сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием сообщества, т. е. контролируется им. Замещение видов в экосистемах вызывается тем, что популяции, стремясь модифицировать окружающую среду, создают условия, благоприятные для других популяций. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между биотическими и абиотическими компонентами. Развитие экосистем во многом аналогично - развитию отдельного организма и в то же время сходно с развитием биосферы в целом. Сукцессия в энергетическом смысле связана с фундаментальным сдвигом потока энергии в сторону увеличения количества энергии, направленной на поддержание системы. Сукцессия состоит из стадий роста, стабилизации и климакса. Их можно различать на основе критерия продуктивности: на первой стадии продукция растет до максимума, на второй остается постоянной, на третьей уменьшается до нуля по мере деградации системы. Наиболее интересно различие между растущими и зрелыми системами (Таблица).
Существует обратная зависимость между энтропией и информацией. Развитие экосистем идет в направлении повышения их устойчивости достигаемой за счет увеличения разнообразия. Этот вывод распространяется на всю биосферу. Одно- и даже двухвидовые сообщества весьма нестабильны.
Высокая продуктивность дает низкую надежность — это еще одна формулировка основного закона экологии, из которой вытекает следующее правило: оптимальная эффективность всегда меньше максимальной. Разнообразие в соответствии с основным законом экологии непосредственно связано с устойчивостью. Направленность эволюции сообщества ведет к усилению симбиоза, сохранению биогенных веществ, повышению стабильности и содержания информации.
