- •Предисловие
- •Глава 1. Биосфера как специфическая оболочка Земли
- •2.1. Средообразующая роль живого вещества
- •Глава 3. Биогеохимические циклы
- •3.4. Место человека в биосфере
- •Глава 4. Температура
- •4.1. Влияние температуры на жизненные процессы
- •Глава 5. Вода и минеральные соли
- •5.1. Водно-солевой обмен у водных организмов
- •Глава 6. Кислород
- •6.1. Газообмен в водной среде
- •6.3. Газообмен у ныряющих животных
- •Глава 7. Свет
- •7.3. Физиологическая регуляция сезонных явлений
- •9.1. Популяционная структура вида
- •9.2. Понятие о популяции
- •9.3. О популяциях у растений
- •10.3. Функциональная интеграция
- •Глава 11. Гомеостаз популяций
- •Глава 12. Динамика популяций
- •13.1. Трофическая структура биоценозов
- •13.3. Экологические ниши
- •14.1. Взаимоотношения видов смежных трофических уровней
- •14.2. Конкуренция и мутуализм
- •15.3. Гомеостаз на уровне экосистем
- •Глава 16. Человек и биосфера
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •Литература
зана с высвобождением энергии, которая частично рассеивается, а
частично аккумулируется в составе тканей оргаюпмов-редуцентов.
После гибели их тела также nоnадакл в цикл редукции.
Таким образом, на фоне биологического круговорота веществ
nотою1 энергии однонаnравленны: nервично аккумулированная в тка
нях nродуцентов энергия nостеnенно рассеивается в виде теnла на всех
этаnах трофических цепей. Однако на всех этаnах идет и синтез
вещества, а вместе с тем аккумуляция энергии в химических связях.
Живые организмы в определенной стеnени nрепятствукл немедлен
ному рассеиванию энергии, за!\1едляют этот nроцесс, действуя nротив
второго закона термодинамики.
3.4. МЕСТО ЧЕЛОВЕКА В БИОСФЕРЕ
Сложные взаимоотношения, поддерживающие устойчивый круго
ворот веществ, а с ним и существование жизни как глобального явления нашей nланеты, сформировались на протяжении длительной геологи ческой истории Земли. В последнее время nоложение резко измени
лось. В течение nрактически всего одного столетия стремительный прогресс науки и техники привел к тому, что по масштабам влияния на биосферные лроцессы деятельность человечества стала соnостави мой с естественными факторами, определявшими развитие биосферы на протяжении nредыдущей ее истории.
В наши дни вступает в силу разработанная акад. В.И. Вернадским концепция ноосферы1 -сферы ведущего значения человеческого ра зума. <•Человечество, взятое в целом,- писал В.И. Вернадский, становится мощной геологической силой. И nеред ним, nеред его
мыслью и трудом встает воnрос о перестройке биосферы в интересах
свободно мыслящего человечества как единого целого. Эrо новое
состояние биосферы, к которому мы. не замечая этого. nриближаемся,
и есть ноосфера>>.
Мысль о роли человечества, на базе научных знаний nреобразующего
биосферу на благо каждого человека, не оставляла В.И. Вернадского весь nоследний nериод его жизни. <<Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете>>,- писал он в той же статье <<Несколько слов
о ноосфере>> (1944). «В ней вnервые человек становится крупнейщей
гоалогической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и
:-.1ыслью область своей жизни>> (В.И. Вернадский, 1967. С. 356).
К сожалению, концепция В.И. Вернадского о человеческом разуме
как ведущей силе nрсобразования биосферы nока оnравдалась лишь
частично. Действительно, nрогресс разума в виде научных, технических
и технологических достижений дал в руки человека силы, достаточные
1 |
о |
Or rреч. |
noesJS- мыiiШение, разум. |
61
для изменения биосферных процессов, извлечения непосредственной пользы из ресурсов биосферы. Того же разума не хватило, чтобы
эксплуатировать эти ресурсы, не входя в противоречие с естественными
законами существования биосферы как единого целого. В результате
современное человечество, обладая огромными возможностями, реа
лизует их (притом не всегда это понимая) против собственных инте
ресов, нарушая с:южившиеся за многие ми"1лионы лет эволюции
взаимоотношения, поддерживаюшие устойчивость биосферы.
Характер и масштабы влияния человека на окружаютую его среду
определяются двойственностью его положения в биосфере. С одНой стороны. человек - био"югический обьект, входящий в общую систему
круговорота и необходимо связанный со средой сложной системой
трофических и энергетических взаимодействий и адаптаций. В этой системе связей челове!< как вид занимает нишу гетеротрофного кон
сумента-полифага с аэробным типом обмена.
С другой стороны, человечество представляет собой высокоразви
тую социшzьную систему, которая предъявляет к среде широкий круг небиологических требований, вызванных техническими, бытовыми,
культурными потребностями и nрогрессивно возрастающих по мере
развития науки, технию1 и культуры. В результате масштабы исполь зования естественных (и прежде всего биологических) ресурсов суше
ственно превышают чисто биологичесю1е потребности человека. В
связи с этим возникает ситуация перс:жсплуа'rации биологических ресурсов, нарушаются естественные трофические связи, возрастает
доля органического вешсства. не возврашаемого в круговорот.
Социально-технические потребности человека связаны с отчужде
нием из окружаюшей природы веществ, которые не входят в биогенный
круговорот и соответственно не возврашаются в исходное состояние
ине возобновляются. Так возникает проблема невозобновимыхресурсов.
Всвою очередь, многие продукты технологической переработки био
генных и абиогенных веществ также не включаются в круговорот: не
имея специфичесю1х биологичесю1х деструкторов, они не разлагаются, а накапливаются как загрязнители биосферы. Таким образом, в прин циле загрязнение биосферы - прямое следствие современных форм
хозяйства. Токсичность многих продуктов, вьmодимых в окружаюшую
среду, нарушает структуру и функции естественных биологических
систем, т. е. в конечном итоге нарушает биологические условия жизни
человека.
Наступает кризисная ситуация: человечество как социальная сис
тема функционирует намного шире, чем как биологическая, нарушая сбалансированнъiй в процессе эволюции биологический круговорот. В результате неизбежно ухудШается качество среды. Выход видится в использовании разума человечества (в виде суммы знаний и техноло
гических разработок) не только для эксплуатации естественных ресур
сов, но и для их сохранения и умножения. Сложившаяся ситуация не
может быть изменена естественными эволюционно сформировавши-
62
мися системами регуляции на разных уровнях организации живой
материи. Решение пробле!\fЫ предусматривает активное регулирующее
вмешательство человека в биосферные процессы, вплоть до направ
ленного контроля численности и био:юrnческой активности экономи чески зна•mмых видов и формирования искусственных экасистем с заданными свойствами. В основе решения этой задачи должны лежать
глубокие знания естественных законов формирования и функциони
рования биологических систем }Уазличного ранга.
В подходе к этим проблемам намечаются два аспекта. Первый
связан с изучением механизмов влияния антропогенных воздействий на биологические системы, адаптивных реакций последних на воздей ствия. диапазонов приспособляемости биологических систем к отдель
ным факторам и их ко:-.шлексам. По существу, это проблема устойчивости биологических систем к средовым и антропогенным
фактора.\.!. Полученные данные открьmакrr возможность разработки
экологических параметров оценки состояния систем, а также норма
тивов хозяйственной нагрузки. предельно допустимых доз вредных
веществ, квот и-тъятия объектов эксплуатации и т. п.
Второй аспект исследований связан с тем, •rro даже в отсутствие
прямых воздействий на природные системы человечество всей своей
повседневной деятельностью меняет условия их сушествования. Из
менение ландшафтов, режима вод, непредумышленный завоз многих видов за пределы естественных ареалов, как и многие другие воздей
ствия, ведут к перестройке состава и структуры экосистем. Города и
промытленные районы, аграценазы и бискультуры -новые экоси
стемы, возникшие на технологической основе, но живущие по эколо
гическим законам. Встает задача сознательного управления
экологическими системами с целью повышения продуктивности, кон
струирования устойчивых в условиях антропогенных ландшафтов эка
систем различного целевого назначения.
Решение этих задач на уровне биосферы в целом выходит за рамки
чисто биологических проблем. В носсфере действует сложный комп лекс факторов, включающий технологические, экономические, поли
тические, юридические, моральные и иные социальные аспекты и
порождающий новые подходы к динамике природных комплексов. Но
в основе биосферных процессов и в этих новых условиях nо-прежнему остаются биолоrnческие законы nоддержания жизни как планетарного
явления. Эта идея начинает nроникать в сознание людей. Принцип
биологического императива (Т. Cyrr, 1988), основывающийся на nони
мании того, •rro выживание человека возможно лишь nри сохранении
жизни на Земле, приобретает все больше nоследователей. Это дает
надежду, что на базе nознания фундаментальных экологических зако
номерностей. с исnользованием современных научных и технических достижений, удастся сконструировать систему гармонического взаи
модействия человечества и живой природы.
63
Часть 11
ОРГАНИЗМ И ФАКТОРЫ СРЕДЫ
Организмырса..'lьные носители жизни, дискретные единицы
обмена неществ. В процсссе об~tсна организм потребляет из окружа
ющей среды необходимые лещества и JЗьшсляст в нес продукты обмена, ..
которые могут быть использованы друпнiИ организмами; умирая,
организм также становится источнико~t питания определенных видов
живых сущсстн. Таким образом, деятельность отдельных организмов
лежит в основе проявления жизни на всех уровнях се организации.
Изучение фундамента..'!ьных процсссов обмена веществ в живом
организме -предмет физио..'Iогии. Однако эти процессы протекают в сложной, динамичной обстановке естественной среды обитания, на
ходятся под постоянным воздсйстлисм ко~шлскса се факторов. Под
держание устойчивого об~tсна веществ н колсблющихся условиях
внешней среды невозможно без спсциа..1ьных адаптаций. Изучение
этих адаптацийзадача :жологии.
Адаптации к средовым фактора:-.1 ~югут основываться на структур
ных особенностях организма - .морфшогические адаптации -или на
специфических фор:-.шх функционального отнст.1 на внешние воздей
ствии - физио:югические адаптации. У высuшх жилетных важную роль
в адаптации играет высшая нервная деятельность, на базе котоjюй
формируются приелособительные формы поведения - этологические адаптации.
В области изучения адаптаций на уровне организма эколог прихо дит в наиболее тесное взаимодействие с физиологией и применяет многие физиологичесюtс методы. Одн:.1ко, применяя физиологические методики, экологи используют их ll'IЯ решения своих специфических
зад:.1ч: эколог:.1 в первую очередь интересуст не тонкая структур:.!
физиологического процссса, а его конечный рсзульт:.1т и зависимость nроцссса от воздействия внешних факторов. Иными словами, в эко
логии физиологические показатсли служат критсрия:-.ш реакции орга низма H<l внешние условия, а физиологическис процсссы расс~штриваются прежде всего как мсханн:щ, обсспс•JИвающий беспе ребойнос осуществление фун..'Jд:-.tснта..'lьных физиологических функций в сложной и динамичной среде.